Porengrößenbereiche

Porengrößenbereiche bezeichnet den Bereich der Durchmesser von Poren in einem Material und dient der Charakterisierung der Porenstruktur. Er beeinflusst Transporte, Speicherung von Fluida und Reaktionskinetik durch Diffusion, Adsorption und Permeation.

Die gängige Einteilung differenziert Mikroporen, Mesoporen und Makroporen: Mikroporen bis etwa 2 Nanometer, Mesoporen ca. 2 bis 50 Nanometer, Makroporen größer als 50 Nanometer. In einigen Veröffentlichungen werden Unterkategorien genutzt, doch die drei Hauptklassen bilden die verbreitete Orientierung.

Zur Bestimmung der Porengrößen dienen verschiedene Methoden. Gasadsorption (Stickstoff bei 77 K) liefert Oberflächenbereich (BET) und die Pore-Size-Distribution mit BJH- oder NLDFT-Verfahren. Mercury Intrusion Porosimetry deckt größere Poren ab. CO2-Adsorption bei 273 K ermöglicht Mikroporenanalysen. Bildgebende Verfahren wie SEM/TEM geben Geometrie, liefern jedoch kein vollständiges Verteilungsprofil.

Die Porengrößenbereiche beeinflussen maßgeblich den Transport, die Adsorption und die Reaktionskinetik von Systemen. In Katalyse, Filtration, Membranen, Adsorptionsmitteln, Konstruktionskeramiken sowie Polymerstrukturen ist die Angabe der Porengrößen eine wichtige Materialkennzahl.

Beispiele: Mikroporöse Zeolithe und Aktivkohlen (typisch <2 nm); mesoporöse Silikate wie MCM-41 (2–50 nm); makroporöse Polymer- oder Blasstrukturen (>50 nm). Die Kenntnis der Porengrößenbereiche dient der Optimierung von Speicher-, Transport- und Filtereigenschaften.