Porenoberfläche

Porenoberfläche bezeichnet die Gesamtoberfläche der Innenflächen aller Poren eines porösen Materials. Sie wird üblicherweise als spezifische Oberfläche angegeben, also Oberfläche pro Masseinheit (z. B. m2/g) oder pro Volumen (z. B. m2/cm3). Die Porenoberfläche ist eine zentrale Größe für Prozesse, die an der Oberfläche stattfinden, wie Adsorption, Katalyse, Reaktionskinetik und der Transport von Gasen oder Flüssigkeiten durch das Material.

Poren werden nach Größe in Mikroporen (< 2 nm), Mesoporen (2–50 nm) und Makroporen (> 50 nm) unterschieden. Die Oberfläche hängt nicht allein von der Porosität ab; Mikroporen können eine große spezifische Oberfläche liefern, während Makroporen den Durchfluss beeinflussen. Die Kombination aus Porenvolumen, Verteilung und Geometrie der Poren bestimmt maßgeblich die Funktion eines Materials.

Zur Bestimmung der Porenoberfläche kommen verschiedene Mess- und Analysemethoden zum Einsatz. Gasadsorption, insbesondere die BET-Methode aus Stickstoffadsorption bei 77 K, dient der Ermittlung der spezifischen Oberfläche. Aus dem Adsorptionsisotherm lassen sich mittels BJH-Verfahren (und ähnlichen Ansätzen) Pore-Größenverteilung ableiten. Für größere Poren wird häufig die Quecksilberinjektion-Porosimetrie verwendet. Bildgebende Techniken wie Rasterelektronenmikroskopie, Transmissionselektronenmikroskopie oder Röntgen-Computertomographie liefern strukturelle Einblicke, liefern jedoch keine direkte, universell interpretierbare Oberflächenangabe.

Anwendungsgebiete reichen von Aktivkohle, Zeolithen, Zeolithe und MOFs über katalytische Trägermaterialien bis hin zu Membranen und keramischen Adsorptionsmitteln. In Geologie, Umwelt- und Bodenkunde beeinflusst die Porenoberfläche die Aufnahmekapazität von Gasen und Wasser.