mesoporiteit

Mesoporiteit verwijst naar de aanwezigheid van poreuze ruimten met afmetingen tussen 2 en 50 nanometer in een materiaal. Poren in dit bereik worden mesoporen genoemd, en mesoporiteit onderscheidt zich van micropori-ty (<2 nm) en macroporiteit (>50 nm). Materialen met mesoporiteit hebben meestal een hoge specifieke oppervlakte en een relatief grote porenvolume, wat diffusie van grotere moleculen mogelijk maakt en de toegankelijkheid van actieve sites vergroot.

Veelvoorkomende voorbeelden zijn mesoporeuze silica zoals MCM-41, SBA-15 en KIT-6, maar ook koolstofmaterialen en sommige metalen-organische frameworks die mesoporporen bevatten. De structuur kan twee- of drie-dimensionaal geordend zijn, met hexagonale of kubische porenpatronen en relatief dikke wanden.

Synthese gebeurt doorgaans via templating. Soft-templating gebruikt micellen gevormd door surfactanten of blokcopolymers; de template wordt verwijderd door calcinatie of solventextractie. Hard-templating gebruikt een rigide sjabloon (bijv. koolstofkristallen of colloïdale korrels) die later verdwijnt, bijvoorbeeld door calcinatie of oplosmiddelextractie.

Karakterisering gebeurt met N2-faseadsorptie bij 77 K voor oppervlakte en poriegrootte (BET, BJH). Daarnaast worden TEM, SEM en SAXS/XRD gebruikt om orde en structuur te bepalen.

Toepassingen omvatten katalyse, adsorptie en gasopslag, druppelafgifte en medicijnafgifte, scheiding en sensing, en elektroden of energieopslag. Hiërarchische porositeit (micro-, meso- en macroporiteit) kan diffusie en toegankelijkheid van actieve sites verbeteren.

Uitdagingen zijn onder meer de stabiliteit van de mesostructuur onder vocht en warmte, porie-lekken en de reproduceerbaarheid van synthese. Mesoporiteit biedt zo een balans tussen hoge oppervlakte en gemakkelijke toegang voor grotere moleculen.