Nanostructure of some porous materials studied by SAXS

• Autorzy: Pająk, L. , Jarzębski, A.B. , Mrowiec-Białoń, J. , Bierska, B.

Warianty tytułu

PL

Nanostruktura wybranych materiałów porowatych badana metodą SAXS

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

Struktura większości materiałów porowatych jest zazwyczaj złożona. Porowatość materiałów (część objętości materiału zajmowana przez pory) może się zmieniać w szerokim zakresie, osiągając w aerożelach nawet wielkość powyżej 99%. W ostatnim dwudziestoleciu osiągnięto znaczący postep w opisie złożonych, nieuporządkowanych struktur materiałów porowatych poprzez wprowadzenie geometrii fraktalnej. Obecnie przyjmuje się, że modele fraktalne struktury por lepiej opisują rzeczywistą strukturę aniżeli klasyczne, proste modele. Metoda małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich (SAXS) jest szczególnie użyteczna w badaniach materiałów porowatych, niejednorodnych w skali 10-1000 angstremów. Badania struktury wybranych materiałów porowatych wykonano dla aerożeli o szkielecie zbudowanym z SiO2 i ZrO2, żelu krzemionkowego, krzemionki pirogenicznej, szkła porowatego, elektroosadzanego metalu i różnych materiałów węglowych. Natężenie małokątowego rozpraszania analizowano głównie na podstawie prawa potęgowego rozpraszania. Podano przykłady materiałów porowatych o strukturze typu fraktali masowych, powierzchniowych i porowych. Wyznaczono odpowiednio wartości masowych, powierzchniowych i porowych (Dm, Ds i Dp) wymiarów fraktalnych.

EN

The structure of most porous materials is quite complex. The porosity of materials (total volume fraction of material occupied by pores) can vary in a very broad range, from much less than 1% up to more than 99% in the case of aerogels. In the last two decades the characterisation of the complex, disordered structure of porous materials has made a milestone progress owing to the use of fractal geometry. At present it is generally accepted that the fractal models of pore structure describe the real structure better than the classical models which assume the existence of macro-, meso- and micropores of simple geometry. The small-angle X-ray scattering (SAXS) method is specially useful in the studies of porous materials in the length scale 10-1000 angstroms. The SAXS studies were performed on dry, porous materials like silica and zirconia aerogels, conventional silica gel, fumed silica, porous glass, electrodeposited metal and different carbonaceous materials. The scattering intensities I(q) were tested mainly in terms of power-law equation . The examples of porous materials with mass, surface and pore fractal morphology are given. Mass surface and pore fractal dimensions (Dm, Ds and Dp) were estimated, respectively.

Słowa kluczowe

PL

nanostruktura; materiał porowaty; metoda SAXS; metoda małokątowego rozpraszania promieni rentgenowskich; aerożel; żel krzemionkowy; krzemionka pirogeniczna; szkło porowate; metal elektroosadzany; materiały węglowe

EN

nanostructure; porous material; SAXS method; small-angle X-ray scattering method; aerogel; silica aerogel; zirconia aerogel; conventional silica gel; fumed silica; porous glass; electrodeposited metal; carbonaceous materials

• Czasopismo: Archiwum Nauki o Materiałach
• Rocznik: 2001
• Tom: T. 22, nr 2
• Strony: 107-114
• Opis fizyczny: Bibliogr. 16 poz., rys., tab.

Twórcy

autor

Pająk, L.

• University of Silesia, Institute of Physics and Chemistry of Metals, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

autor

Jarzębski, A.B.

• Silesian Technical University, Institute of Chemical and Process Engineering, Faculty of Chemistry, ul. ks. M. Strzody 7, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Mrowiec-Białoń, J.

• Polish Acaemy Sciences, Institute of Chemical engineering ul. Bałtycka 5, 44-100 Gliwice, Poland

autor

Bierska, B.

• University of Silesia, Institute of Physics and Chemistry of Metals, ul. Bankowa 12, 40-007 Katowice

Bibliografia

• [1] S. K. Sinha, T. Freltoft, J. K. Kjems, in: Kinetics of Aggregation and Gelation, ed. Family and D. P. Landau, Elsevier, Amsterdam 1984, p. 87.
• [2] H. D. Bale, P. W. Schmidt, Phys. Rev. Lett., 53, 596 (1984).
• [3] J. Mrowiec-Białoń, L. Pająk, A. B. Jarzębski, A. Lachowski, J. J. Malinowski, Langmuir 13, 6310 (1997).
• [4] A. B. Jarzębski, J. Lorenc, L. Pająk, Langmuir, 13, 1280 (1997).
• [5] J. Texeira, J. Appl. Cryst, 21, 781 (1988).
• [6] P. W. Schmidt, in: The Fractal Approach to Heterogeneous Chemistry, ed. D. Avnir Wiley, Chichester, 1989, p. 67.
• [7] L. Pająk, A. B. Jarzębski, J. Mrowiec-Białoń, B. Bierska, SAXS study of inorganic dry gels. In: X-ray Investigation of Polymer Structures II. Ed. A. Włochowicz Proceedings of SPIE, Vol. 4240, 74-80 (2000).
• [8] A. Hasmy, R. Vacher, R. Jullien, Phys. Rev., B 50, 1305 (1994).
• [9] J. Mrowiec-Białoń, L. Pająk, A. Lachowski, A. B. Jarzębski, Pol. J. Chem., 13,805 (1999).
• [10] P. J. Hali, S. Brown, J. M. Calo, in: Prospects for Coal Science in the 21th Century, ed. B. Q. Li and Z. Y. Liu, Shanxi Science & Technology Press, Taiyuan 1999, p. 223.
• [11] A. Bota, J. Appl. Cryst., 24, 635 (1991).
• [12] R. G. Jenkins, P. L. Walker, Carbon, 14, 7 (1976).
• [13] P. R. Buseck, S. J. Tsipursky, R. Hettich, Science, 257, 215 (1992).
• [14] V. V. Kovalevski, N. N. Rozhkova, A. Z. Zaidenberg, A. N. Vermolin, Mol. Mat, 4, 77 (1994).
• [15] E. N. Grigorieva, N. N. Rozhkova, in: Prospects for Coal Science in the 21th Century Ed. B. Q. Li and Z. Y. Liu, Shanxi Science & Technology Press, Taiyuan 1999, p. 847.
• [16] L. Pająk, Nanostructure of selected porous materials investigated by the method of small-angle scattering of X-rays (SAXS), University of Silesia Press, Katowice 1998, pp. 94-104 [in Polish].