Mesoporöst material
Ett mesoporöst material (eller supernanoporöst ) är ett nanoporöst material som innehåller porer med diametrar mellan 2 och 50 nm, enligt IUPAC -nomenklaturen. Som jämförelse definierar IUPAC mikroporöst material som ett material med porer mindre än 2 nm i diameter och makroporöst material som ett material med porer större än 50 nm i diameter.
Typiska mesoporösa material inkluderar vissa typer av kiseldioxid och aluminiumoxid som har mesoporer av liknande storlek. Mesoporösa oxider av niob , tantal , titan , zirkonium , cerium och tenn har också rapporterats. Men flaggskeppet för mesoporösa material är mesoporöst kol, som har direkta tillämpningar i energilagringsenheter. Mesoporöst kol har porositet inom mesoporområdet och detta ökar den specifika ytan avsevärt. Ett annat mycket vanligt mesoporöst material är aktivt kol som vanligtvis är sammansatt av ett kolramverk med både mesoporositet och mikroporositet beroende på de förhållanden under vilka det syntetiserades.
Enligt IUPAC kan ett mesoporöst material vara stört eller ordnat i en mesostruktur. I kristallina oorganiska material begränsar mesoporös struktur märkbart antalet gitterenheter, och detta förändrar kemin i fast tillstånd avsevärt. Till exempel skiljer sig batteriprestanda för mesoporösa elektroaktiva material avsevärt från deras bulkstruktur.
Ett förfarande för framställning av mesoporösa material (kiseldioxid) patenterades runt 1970, och metoder baserade på Stöberprocessen från 1968 var fortfarande i bruk 2015. Det gick nästan obemärkt förbi och reproducerades 1997. Mesoporösa kiselnanopartiklar (MSN) syntetiserades oberoende i 1990 av forskare i Japan. De producerades senare även på Mobil Corporations laboratorier och fick namnet Mobil Crystalline Materials , eller MCM-41. De initiala syntetiska metoderna gjorde det inte möjligt att kontrollera kvaliteten på den genererade sekundära porositetsnivån. Det var endast genom att använda kvartära ammoniumkatjoner och silaniseringsmedel under syntesen som materialen uppvisade en sann nivå av hierarkisk porositet och förbättrade texturegenskaper. Mesoporösa material har också producerats i form av tunna filmer via avdunstningsinducerad självmontering, i olika organiserade mesostrukturer och sammansättningar.
Sedan dess har forskningen inom detta område stadigt vuxit. Anmärkningsvärda exempel på potentiella industriella tillämpningar är katalys , sorption, gasavkänning, batterier, jonbyte, optik och solceller . Inom katalysområdet är zeoliter ett framväxande ämne där mesoporositeten som en funktion av katalysatorn studeras för att förbättra dess prestanda för användning vid katalytisk vätskekrackning .
Det bör beaktas att denna mesoporositet hänvisar till klassificeringen av porositet i nanoskala, och mesoporer kan definieras annorlunda i andra sammanhang; till exempel definieras mesoporer som kaviteter med storlekar i intervallet 30 μm–75 μm i samband med porösa aggregat som jord.