Адсорбционная деформация мезопористых материалов

Геннадий Гор (докладчик), Александр Неймарк

Department of Chemical and Biochemical Engineering,
Rutgers, the State University of New Jersey, USA


Пористые материалы представляют широкий интерес в качестве адсорбентов. В
процессе адсорбции-десорбции давление внутри пор оказывается отличным от
внешнего давления, что приводит к появлению механических напряжений и,
следовательно, деформации образца - так называемой адсорбционной
деформации. Важно отметить, что адсорбционная деформация может качественно
различаться для материалов с различными размерами пор (возможно как
расширение так и сжатие образцов с ростом давления адсорбата).

В настоящем докладе рассматриваются мезопористые материалы (характерный
размер пор 2-50 нм). При этом адсорбция описывается в рамках
макроскопической теории капиллярной конденсации Дерягина - Брукгоффа - де
Бура. Предложена термодинамическая модель, связывающая механическое
напряжение, вызываемое адсорбированной фазой, с изотермой адсорбции.
Получены аналитические выражения для зависимости давления в порах
(solvation pressure) от давления адсорбата. Предложенный метод даёт
полуколичественное описание немонотонной деформации в процессе
адсорбции-десорбции. Представлено сравнение полученных теоретически
результатов с результатами экспериментов по адсорбции на пористом стекле и
мезопористых кремнезёмах типа SBA-15.