Distribuição de tamanho do poro

Otimize os materiais com análises detalhadas de distribuição de tamanho do poro

O que é tamanho do poro e distribuição de tamanho do poro?

O tamanho do poro refere-se ao diâmetro dos espaços vazios dentro de um material. Esses poros podem variar de nanômetros a micrômetros e são essenciais para o desempenho de materiais como membranas, catalisadores, adsorventes, cerâmicas e componentes da bateria.

A distribuição de tamanho do poro descreve a faixa e o volume preenchidos por diferentes tamanhos de poro dentro de um material. Ele fornece um perfil abrangente mostrando quantos poros se enquadram em faixas de tamanho específicas.

Tanto o tamanho do poro quanto a distribuição são parâmetros-chave que influenciam o comportamento de um material em aplicações reais. A medição e o controle precisos permitem um melhor projeto de material, desempenho consistente e melhores resultados do processo.

Aplicações

  • Catalisadores e adsorventes: poros menores aumentam a área de superfície, aumentando os locais de reação e, portanto, taxas e eficiência de captura, mas também podem desacelerar as análises ao limitar a difusão; portanto, há tamanhos ideais para catalisadores
  • Cerâmica: a integridade estrutural é influenciada pelo tamanho e distribuição dos poros
  • Membranas e filtros: a seletividade e a taxa de fluxo são afetadas pela estrutura dos poros
  • Baterias e células de combustível: as redes de poros controlam o movimento de íons e gases, afetando as taxas de carga/descarga e a eficiência energética
  • Produtos farmacêuticos: o tamanho do poro e a área de superfície afetam a administração de medicamentos, a capacidade de carregamento de API e a estabilidade do produto

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Como calcular a distribuição de tamanho do poro

Várias técnicas são usadas para medir a distribuição de tamanho do poro. Em muitos casos, as técnicas de combinação fornecem a imagem mais completa da distribuição de tamanho do poro e do comportamento do material.

A adsorção de gás mede a quantidade de gás adsorvido a diferentes pressões relativas; modelos como Barrett-Joyner-Halenda (BJH) e Teoria Funcional da Densidade (DFT) são usados para derivar a distribuição de tamanho do poro.

  • Faixa típica de poros: 0,3 - 50 nm (microporos a mesoporos)
  • Melhor para: pós de área de superfície alta, estruturas orgânicas metálicas (MOFs), estruturas orgânicas covalentes (COFs), zeólitos, carbonos ativados

Na porosimetria de intrusão de mercúrio, o mercúrio é forçado para dentro do poro sob pressão; a equação de Washburn é usada para inferir o tamanho do poro com base no volume intrusado a cada pressão.

  • Faixa típica de poros: 3 a 1000 µm (mesoporos a macroporos)
  • Melhor para: distribuições amplas, incluindo poros grandes, sólidos rígidos (cerâmica, catalisadores, comprimidos)

A porometria do fluxo capilar mede a pressão necessária para deslocar um líquido umectante dos poros; ela se diferencia entre os menores e maiores caminhos de fluxo.

  • Faixa típica de poros: 0,02 - 500 µm (através dos poros)
  • Ideal para: membranas, separadores, filtros

Técnicas de formação de imagens como difração de raios X (XRD), microscopia eletrônica de varredura (SEM) e microscopia eletrônica de transmissão (TEM) fornecem visualização direta de estruturas de poros 2D ou 3D.

  • Faixa típica de poros: dependente da resolução
  • Melhor para: complementar métodos quantitativos

A porometria líquido-líquido mede a pressão necessária para um líquido deslocar outro líquido dos poros.

  • Faixa típica de poros: 20 nm - 1 µm
  • Ideal para: membranas hidrofílicas ou hidrofóbicas

Instrumentos para análise do tamanho do poro

Micromeritics AutoPore V

Análise de densidade e porosimetria para materiais mesoporosos e macroporos...
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