pintaaktiivisuutta

Pintaaktiivisuus tarkoittaa aineen tai sen pinnan kykyä osallistua kemiallisiin reaktioihin tai vuorovaikutuksiin muiden aineiden kanssa pinnan rajakerroksessa. Käsite kuuluu pintatieteisiin ja kattaa sekä katalyyttisen aktiivisuuden että pinnan adsorptiivisen kyvyn sekä elektrokemialliset reaktiot. Pintaaktiivisuus on tärkeä parametri monissa sovelluksissa, joissa reaktiivisuus riippuu pinnan ominaisuuksista.

Pinta-aktiivisuuteen vaikuttavat tekijät ovat pinnan kemiallinen koostumus, rakenne ja topografia sekä ympäristöolosuhteet. Pinta-ala, karheus ja kidejärjestys voivat lisätä tai vähentää aktiivisten sivujen määrää. Myös puhtaus, epäpuhtaudet, oksidit sekä lämpötila, pH ja sähkön tai elektrolyytin vaikutukset vaikuttavat aktiivisuuteen. Eri tekijät voivat vaikuttaa eri tavoin riippuen siitä, onko tarkastelu kyse katalyysistä, adsorptioista vai elektrokemiallisista prosesseista.

Mittaus ja määrittäminen käyttävät useita menetelmiä. Elektrochemisessä aktiivisen pinta-alan arvoa (ECSA) voidaan arvioida syklisellä voltammetriällä ja tunnistetun reaktion virran perusteella. Yleisiä kokonaispinta-alaan perustuvia mittauksia ovat BET-menetelmä sekä muut isothermamenetelmät, jotka antavat pinnan rakenteeseen liittyvää tietoa. Adsorptio- ja chemisorptio-tutkimukset tarjoavat lisäluotettavuutta pinnan reaktiivisuudesta.

Sovelluksia ovat muun muassa katalyytin aktiivisten pisteiden optimointi, polttokennojen ja elektroditarvikkeiden tehokkuuden parantaminen, sensorien herkkyyden lisääminen sekä materiaalikonstruktioiden kestävyyden ja suorituskyvyn arviointi. Pinta-aktiivisuuden huomioon ottaminen on olennaista sekä uusiutuvissa energiaratkaisuissa että korroosionhallinnassa.