Quecksilberporosimetrie

Die Quecksilberporosimetrie (Hg-Porosimetrie) ist eine Methode zur Charakterisierung der Porenstruktur von Feststoffen. Sie ermöglicht die Bestimmung von Parametern wie Porengrößenverteilung, Porenvolumen und spezifischer Porenoberfläche. Dabei wird flüssiges Quecksilber (Hg), das von Natur aus hydrophob ist, unter hohem Druck in die Poren eines Materials gepresst.

Die Methode der Quecksilberporosimetrie basiert auf der Tatsache, dass Quecksilber aufgrund seiner hohen Oberflächenspannung von selbst nicht in Poren eindringt. Damit das Quecksilber in die Poren gepresst wird, muss ein äußerer Druck ausgeübt werden. Die Beziehung zwischen dem angewandten Druck und dem Durchmesser der Poren wird durch die Washburn-Gleichung beschrieben:

• : Porendurchmesser
• : Oberflächenspannung von Quecksilber (~480 mN m^-1)
• : Kontaktwinkel von Quecksilber mit der Feststoffoberfläche (~140°)
• : angelegter Druck

Aus der Gleichung ergibt sich, dass mit zunehmendem Druck immer kleinere Poren gefüllt werden können. Aus dem gemessenen Druck während des Füllprozessen kann somit die Porengrößenverteilung berechnet werden. Im Gegensatz zur BET-Analyse ist es dabei die Unterscheidung von Makroporen (>50 nm) und Mesoporen (3–50 nm) möglich. Dies ist für die Selektivität des Katalysators von Wichtigkeit, da die Porengröße die Diffusionsgeschwindigkeit von Reaktanten in diese bestimmen. Beispielsweise kann ein mikroporöser (<3 nm) Katalysator eine hohe Gesamtoberfläche (BET) und Dispersion (Chemisorption) aufweisen, wenn jedoch die Moleküle zu groß sind, um in die Poren diffundieren zu können ist dieser Katalysator wirkungslos.

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