【摘要】 估算NPC的精确孔隙率需要精确的密度测定。密度分为真密度、表观密度和体积密度。

纳米多孔碳材料(如活性炭)的结构模型最早于二十世纪七十年代提出。许多关于NPC的结构研究引起了人们对其吸附现象的讨论。

 

NPC的基本结构是由多环芳烃分子和非晶碳氢化合物组成的堆叠聚集，其中堆叠区域被认为是具有石墨状结构的晶体聚集。NPC的结构被归类为无定形碳。吉布森等和莱利基于X射线无定形碳技术揭示了石墨状晶体的两种衍射结构。

 

在石墨中，平行的碳六角形网络层叠放，间隔均匀，每一层在垂直方向上有规律地重复。相比之下，在Riley提出的第一类结构模型中，平行网络层是叠加的，而且层间距相等，但是它们在垂直方向上是随机叠加的。此外，莱利提出的第二类无定形碳在碳六边形网络中具有结构变形，是一种具有随机交叉结构的集合体。

 

此外，富兰克林还定义了“可石墨化碳”和“不可石墨化碳”材料。可石墨化碳被认为具有上述随机结构，而不可石墨化碳被认为具有随机交叉结合结构。

 

今天，nPCs优异的吸附特性与它们的孔有关，这些孔在晶格中产生缺陷，或者与它们的随机交叉结合结构区域有关。因此，为了解释观察到的吸附现象，NPC的结构模型已经被广泛讨论。

 

我们已经从它们的微孔(0.6和1.1nm)讨论了它们对氢的优异吸附行为。例如，当用碱性活化法测定鼻咽癌制造时，恒温线图可以证实微孔的存在。首先，我们在已建立的结构模型的基础上，应用了具有石墨状NPC结构的微晶聚集。通过缺陷石墨结构中的一个或多个石墨层，在NPC中产生狭缝状孔隙。

 

不幸的是，一个不切实际的结构模型可能需要基于晶体石墨样结构。不现实的模型包含缺陷的石墨层在相同的间隔从结构(完全去除一个单一的石墨层从NPC)。假设1.0g的NPC，堆叠石墨层的数量不会改变，但NPC的体积会增加(扩大)。基于类石墨结构的微晶，估计密度为0.86g/cm3。这个估计值与观察到的NPC在浸润下沉(分离)的现象不符。

 

因此，已建立的NPC结构模型不足以解释吸附现象。不同的活化条件(如化学条件和烧结温度)下，鼻咽癌细胞的特性不同，这与鼻咽癌细胞的孔隙度有关。精确的孔隙度估计对于各种应用都很重要。因此，我们专注于多孔碳材料的真实密度，并提出了一个新的测定。

 

估算NPC的精确孔隙率需要精确的密度测定。密度分为真密度、表观密度和体积密度。氦置换法是一种用来测量真实密度的方法，其中氦气被用作测定惰性气体。然而，这种方法并不适用于纳米多孔材料(例如NPC)的测定，因为它含有氦吸附。氦的影响随着压力的增加而增加。

 

因此，我们已经验证了已建立的真密度测定方案，并提出了一个基于氦置换法的合适方案来确定NPC的真密度。在每个压力下测量鼻咽癌体积以估计吸附氦量，并进行校准。我们进一步确认了测定的准确性，测定商业α-氧化铝和活性炭(MAXSORB)的真实密度。

 

1.Jie Zhu, Keiji Komatsu, Heng Li, Yuto Kudo, Rui Okuda, Yoshikuni Ishibashi, Takumi Yamada, Ikumi Toda, Shigeo Ohshio, Yoshinori Tuda, Hidetoshi Saitoh, True density of nanoporous carbon fabricated from rice husk, Measurement, Volume 173, 2021, 108627, ISSN 0263-2241, https://doi.org/10.1016/j.measurement.2020.108627.

 

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