مواد نانو متخلخل

مواد نانو متخلخل زیر مجموعه ای از مواد نانو ساختار است که حفراتی در مقیاس نانومتر دارد. این نوع مواد با مساحت سطح درونی بسیار بالا، قابلیت بسیار زیادی در جذب و برهمکنش با اتم ها، مولکول ها و یون ها داشته و اهمیت زیادی از لحاظ تئوریک و کاربردی پیدا کرده اند.
به طور کلی موادی که در ساختارشان حاوی حفره و منفذ هستند به عنوان مواد متخلخل تعریف می شوند. یکی از مفاهیم مهمی که در مواد متخلخل مورد بررسی قرار می گیرد تخلخل می باشد. تخلخل از تقسیم حجم حفرات به حجم کلی ماده بدست می آید. حفرات موجود در مواد متخلخل به دو نوع حفرات باز و بسته تقسیم می شوند. حفرات باز به سطح ماده دسترسی دارند ولی حفرات بسته در درون ماده محبوس هستند. در کابردهای اساسی نظیر فرایندهای کاتالیستی، جداسازی و فیلتراسیون، حفرات باز نقش اساسی دارند اما مهمترین کاربرد حفرات بسته شامل ساخت عایق های حرارتی، صوتی و وسایلی با چگالی پایین می باشد. [ ۱]
بر اساس تعریف آیوپاک مواد متخلخل به سه دسته کلی تقسیم می شوند:
• مواد میکروپروس: اندازه منفذها در این مواد از 2 nm کوچک تر است.
• مواد مزوپروس: اندازه منفذها در این مواد بین 2 - 50 nm است.
• مواد ماکروپروس: اندازه منافذ این مواد بزرگتر از 50 nm است.
مواد نانوپروس زیر مجموعه ای از مواد متخلخل می باشند که اندازه منافذ در آن ها بین ۱ تا 100 nm است. در بسیاری از کاربردهای اساسی مثل جذب، جداسازی، فیلتراسیون و کاتالیز، توزیع باریک اندازه منافذ بسیار مطلوب است. مواد میکروپروس توزیع اندازه منافذ بسیار باریکی دارند. مواد مزپروس هم توزیع اندازه منافذ باریکی دارند ولی توزیع اندازه منافذ در مواد مزوپروس تا حدی از مواد میکروپروس گسترده است. مواد ماکروپروس نیز توزیع گسترده ای از منافذ را دارند. [ ۲] قابل ذکر است که در بیشتر کاربردهای شیمیایی، اندازه منافذ در محدوده مواد میکروپروس و مزوپروس جوابگوی بسیاری از نیازها می باشد و مواد ماکروپروس کاربردهای شیمیایی چندانی پیدا نکرده اند. مواد نانوپروس خصوصیات بی نظیری نسبت به مواد غیر متخلخل مشابه دارند. مساحت سطح بالا، نفوذپذیری در برابر سیالات و ویژگی شکل گزین، از خصوصیات این مواد متخلخل می باشد. با تغییر اندازه حفرات، ویژگی های سطحی، ساختار و… مواد نانوپروس، می توان عملکردهای متفاوتی در زمینه های کاربردی مختلف را از آنها انتظار داشت. [ ۳]