多孔材料的研究进展培训资料
多孔材料研究进展.
多孔材料研究进展1前沿根据国际纯粹化学与应用化学联合会的规定 1, 由孔径的大小, 把孔分为三类:微孔 (孔径小于 2nm 、介孔(2~50nm 、大孔(孔径大于 50nm ,如图 1所示。
同时,孔具有各种各样的类型(pore type和形状(pore shape ,分别如图 2, 3所示。
在一个真实的多孔材料中, 可能存在着一类, 两类甚至三类孔了。
在这片概述中, 我们把多孔材料 (porous materials 分为微孔材料 (microporous materials、介孔材料 (mesoporous materials、大孔材料 (macroporous materials ,将分别对其经典例子、合成方法,及其应用予以讨论。
Figure 1 pore size Figure 2 Pore typeFigure 3 Pore shape2 多孔材料2.1 微孔材料 (microporous materials典型的微孔材料是以沸石分子筛为代表的。
在这里我们要举金属 -有机框架化合物 MOFs (metal-organic frameworks 的例子来给予介绍。
MOF-52是这类材料中的杰出代表, 是 Yaghi 小组在 1999年最先合成出来的。
以 Zn (NO 3 2·6H 2O 和对苯二甲酸为原料,通过溶剂热法合成了非常稳定(300℃,在空气中加热 24小时,晶体结构和外形保持不变、具有很高孔隙率(0.61-0.54 cm3 cm-3 、密度很小(0.59gcm 3的多孔材料 MOF-5。
如图 4所示分别是 MOF-5的结构单元及其拓扑结构。
在MOF-5中, Zn 4(O(BDC3构成了次级构筑单元 SBU(second building unit, SBU通过苯环形成了无限三位孔道结构,如图 Figure 5 所示。
MOF-5是这一领域研究最多的典型例子之一,其合成方法也多种多样, 2008年时 Yaghi 小组又提出了室温下合成MOF-5的方法 3,如图 Figure 6 所示。
化学中的多孔材料研究和应用
化学中的多孔材料研究和应用随着科技的不断发展和需求的不断提高，多孔材料日益成为化学领域的研究热点。
多孔材料具有体积大、比表面积高、空隙结构多样等优良性质，能够广泛应用于催化、吸附、分离、储能等领域。
本文将着重介绍多孔材料的概念、分类及在不同领域的应用。
一、多孔材料概念及分类多孔材料是指具有孔隙结构的材料，这些孔隙具有一定的大小、形状和分布。
由于这些孔隙的存在，多孔材料比普通材料具有更大的比表面积和更高的吸附能力，因此在许多领域中具有广泛的应用。
根据孔隙大小和形状的不同，多孔材料可以分为微孔材料、介孔材料和大孔材料三类。
1. 微孔材料微孔材料的孔径一般在2-50 Å之间，具有高的比表面积、高的吸附能力和选择性。
常见的微孔材料有分子筛、活性炭、碳分子筛等。
分子筛是一种以硅铝比为基础的高孔隙材料，具有非常高的表面积、高的吸附能力和选择性。
分子筛的孔隙大小通常在0.3-1.0 nm之间，这些孔隙的形状和大小决定了分子筛在催化、吸附和分离等领域的广泛应用。
活性炭是一种多孔材料，其多孔结构和大的比表面积能使其吸附气体、液体、溶液等的能力大大增强。
目前常见的活性炭的制备方法有物理法和化学法。
碳分子筛是一种以石墨为原料制备的多孔材料，具有高的微孔比表面积、超高的孔容和较好的机械稳定性，可广泛应用于甲烷储气、二氧化碳分离等方面。
2. 介孔材料介孔材料的孔径在50 Å-500 Å之间，比微孔材料的孔径大了许多，但比大孔材料的孔径小。
介孔材料的孔径大小介于分子筛和大孔材料之间，因此它们的吸附能力和选择性通常也在这两者之间。
常见的介孔材料有硅胶、氧化铝等。
硅胶是一种具有高比表面积和良好分散性的固体颗粒，广泛应用于柱层析、催化剂载体、吸附剂等方面。
硅胶分为非晶态硅胶、晶体硅胶和中孔硅胶等多个类别。
氧化铝是一种重要的催化剂载体材料，具有良好的化学稳定性、高的塑性和较好的磨耗性。
氧化铝主要分为非晶态氧化铝、晶体氧化铝和介孔氧化铝等多个类别。
多孔材料的研究进展
多孔材料的研究进展多孔材料是指具有一定孔隙结构的材料，其中孔隙具有不同的大小和形状。
这些材料非常重要，因为它们在许多行业中都有广泛的应用，例如吸附、催化、分离、传感、生物医学和能源。
本文将介绍多孔材料的研究进展。
一、多孔材料分类存在许多分类多孔材料的方法，其中最常见的方法是按照它们产生的方式划分。
1. 石墨烯氧化物石墨烯氧化物（GO）是一种具有丰富氧含量的碳材料，除了非常窄的孔隙，GO还具有大量的表面官能团。
由于其优异的化学特性和表面性质，GO被广泛用于生物医学、传感、吸附、分离等领域。
2. 金属有机骨架金属有机骨架（MOF）是一类由金属离子和有机配体组成的晶体材料，它具有非常高的比表面积、可调控的孔隙大小和形状以及独特的化学和物理性质。
MOF被广泛应用于吸附、催化、分离、传感、电子和能源等领域。
3. 介孔材料介孔材料是具有孔径大于2纳米低于50纳米的材料，具有与微米尺度结构类似的高表面积和离散的微孔结构，这使得它们在许多领域能够发挥重要的作用，例如生物医学、吸附、分离、传感和能源。
二、多孔材料在吸附中的应用多孔材料在吸附方面的应用因其高表面积和可调控的孔隙结构而备受关注。
吸附是将气体或液体分子吸附到材料表面的过程。
制备多孔吸附剂的目标是获得高吸附容量和选择性。
1. 分子筛分子筛是一种介孔材料，具有网络结构和各种孔隙尺寸，可用于高效分离和处理气体、水和液态混合物。
分子筛通常是由硅酸盐或铝酸盐等无机化学物质制成的，其孔径可以控制在2-50纳米之间。
2. 金属有机骨架MOF在气体吸附和分离方面具有潜在的应用。
这些材料通过晶格控制孔径和孔隙配位，从而使其性能具有高度的可调性。
MOF 在指示剂、传感、药物分离等领域也有应用。
三、多孔材料在催化中的应用催化是指利用催化剂促进反应速度的过程。
多孔材料的高比表面积和可控孔隙结构使其具有出色的催化效果。
多孔材料在催化反应方面的应用非常广泛，例如催化剂载体和催化剂本身。
多孔碳材料的研究进展课件(一)
多孔碳材料的研究进展课件(一)多孔碳材料是一种新型的碳材料，拥有开发多个孔隙的特殊结构，使其具有很强的吸附能力、催化活性和导电性，因此在环境治理、化学催化、能源存储等方面具有广阔的应用前景。
本课件将对多孔碳材料的研究进展进行详细介绍。
一、多孔碳材料的分类根据孔径大小和形态分布，多孔碳材料可以分为以下几类：1. 微孔碳材料：亚纳米尺寸级别的孔隙大小只有2~3nm，内部结构紧密，表面积相对较小，通常用于气体分离和储存。
2. 中孔碳材料：孔隙大小在10~100nm范围内，内部结构相对疏散，表面积比微孔碳高，通常用于固体催化反应、吸附和分离。
3. 大孔碳材料：孔隙大小超过100nm，内部结构疏松，表面积相对较小，通常用于电池电解介质或者储存电能。
二、多孔碳材料的制备方法制备多孔碳材料的方法多种多样，常见的包括物理法、化学法、物理化学法及其衍生方法等。
常见的方法有：1. 碳化法：根据原料不同制备出不同的多孔碳材料，常用的原料包括聚苯乙烯、酚醛树脂等。
2. 模板法：通过选择合适的模板材料和模板剂，制备出拥有多种孔径、孔隙结构或者表面形貌的多孔碳材料。
3. 化学法：通过选择合适的前驱体，利用典型的化学反应制备出多孔碳材料，如硫酸葡萄糖法，等离子体刻蚀法等。
三、多孔碳材料的应用1. 环境治理：多孔碳材料可以通过吸附和分解有机物等方式，起到净化环境的作用。
2. 化学催化：多孔碳材料的催化效果具有很大优势，可用于催化剂的制备、有机合成、电化学催化等方面。
3. 能源存储：多孔碳材料作为电容器或储能材料可以用于电源和超级电容器等方面。
四、结语多孔碳材料的研究进展一直是碳材料研究的热点和重点。
我们相信，在未来的科技研究中，多孔碳材料将会继续得到广泛关注和应用。
多孔材料的研究进展
多孔材料的研究进展多孔材料是一类具有许多孔隙结构的材料，其孔隙大小、形状和分布可以通过制备方法进行调控。
由于其独特的结构和性能，多孔材料在许多领域中具有广泛的应用前景，如能源存储、环境治理、催化剂、吸附剂等。
在过去的几十年中，多孔材料的研究取得了令人瞩目的进展。
首先是多孔材料的制备方法的改进。
传统的多孔材料制备方法包括模板法、溶胶-凝胶法、气溶胶法等，但这些方法有一定的局限性，如制备过程复杂、成本高等。
近年来，一些新的制备方法被提出，为多孔材料的制备提供了新的思路。
例如，近几年催化剂领域使用的溶胶凝胶法、杂化材料的研究中使用的水热法等。
这些新的制备方法能够快速、简单地制备出多孔材料，并且可以控制其孔结构的大小和形状。
其次是多孔材料的结构优化。
传统的多孔材料具有均匀的球状孔结构，其比表面积和孔容量有限。
为了提高多孔材料的性能，研究人员开始关注非球状孔结构的多孔材料。
例如，研究人员通过调控制备条件和添加特定的添加剂，制备出了片状、纤维状等非球状孔结构的多孔材料。
这些非球状孔结构的多孔材料具有更高的比表面积和更大的孔容量，有望在能源存储和吸附分离等领域发挥更好的性能。
第三是多孔材料的功能化。
为了进一步提高多孔材料的性能，研究人员开始将其功能化。
例如，改性多孔材料可以通过在孔结构中引入各种功能性基团或添加剂来赋予其特定的性能，如可控释放、光催化等。
此外，研究人员还利用多孔材料的优异吸附性能，将其应用于污水处理和废气处理等环境治理领域。
通过对多孔材料进行功能化，可以进一步扩展其应用范围，并提高其在各个领域的性能。
最后是多孔材料的应用拓展。
多孔材料在能源存储和催化剂领域具有广泛的应用前景。
例如，多孔材料可以用作锂离子电池、超级电容器和燃料电池等能源存储器件的电极材料，其高比表面积和孔结构可以提高能量密度和电荷传输速度。
此外，多孔材料在催化剂领域也具有广泛的应用前景，可以用于催化剂载体、催化剂支撑材料等方面。
多孔碳材料的研究进展课件
化学活化法 物理活化法
硬模板法 软模板法
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活化法
物理活 化法
物理活化法：采用水蒸气、 CO2、空气等气 体作为活化剂，在高温下与碳化料接触进行 活化。
化学活 化法
把化学药品加入原料中，然后在惰性气体介
质中加热活化的方法。常用活化剂有：KOH， H化3剂PO的4，作Z用nC。l2等，它们都起到了脱水剂和氧
• 美国国立可再生能源实验室，采用TPD(程序控温脱附仪) 测量单壁纳米碳管(SWNT)的载氢量，从实验结果推测在 常温下SWNT能储存5%～10%wt的氢气，并认为SWNT接 近氢燃料电池汽车的应用标准9%wt。
• Chen等对金属掺杂对纳米碳管储氢容量的影响进行了研究， 他们称掺杂Li 及掺杂K的多壁碳纳米管在常压，200-400℃ 条件下的储氢量分别高达20%及14%。
硬模板法
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软模板法
• 软模板法利用表面活性剂作为模板剂，通过表面活性 剂和碳源之间的相互作用,经过自组装形成多孔结构。
赵东元课题组以 酚醛树脂为碳源， 在乙醇做溶剂条 件下，利用溶剂 挥发诱导自组装 将嵌段共聚物与 碳源自组装形成 具有介孔结构的 高分子聚合物， 而后经过脱除模 板和预碳化得到 有序介孔碳材料。
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储氢
• Jin 研 究 了 不 同 比 表 面 积 (900-2800m2/g) 和 孔 容 (0.432.17cm2/g)的活性碳的储氢效果，结果发现比表面积和孔 容都和吸氢量呈线性关系。
多孔材料发展
多孔材料发展多孔材料是一种具有特殊结构的材料，其特点是内部存在着许多连通的孔隙。
这些孔隙可以使材料具有较大的比表面积和较低的密度，从而赋予材料特殊的性质和应用潜力。
多孔材料的发展已经成为材料科学与工程领域的重要研究方向之一。
本文将介绍多孔材料的背景、制备方法以及在各个领域中的应用。
一、多孔材料的背景多孔材料的研究与应用与现代科技的进步密切相关。
多孔材料的发展得益于材料科学、化学、物理等学科的进步，以及先进制备技术的发展。
多孔材料是材料科学与工程领域的交叉学科，不断推动着材料领域的发展。
二、多孔材料的制备方法1. 物理方法物理方法是一种常见的多孔材料制备方法。
这些方法可以通过物理手段来控制材料的孔隙结构和孔隙分布。
例如，模板法是一种广泛使用的物理制备方法，通过选择合适的模板材料，制备出具有特定孔隙结构的多孔材料。
其他物理方法包括气相沉积、溶胶-凝胶法等。
2. 化学方法化学方法是一种使用化学反应来合成多孔材料的制备方法。
化学方法可以通过控制反应条件、添加适当的药剂，来控制多孔材料的结构和孔隙性质。
例如，溶剂蒸发法、溶胶-凝胶法等都是常见的化学制备方法。
3. 生物方法生物方法是近年来兴起的一种多孔材料制备方法。
生物方法利用生物体内部的自组织能力，通过模仿生物体内部结构来制备多孔材料。
例如，利用海绵状生物材料制备多孔材料的方法，可以制备出高度模仿自然界结构的多孔材料。
三、多孔材料的应用多孔材料由于其特殊的结构和性质，在各个领域都有广泛的应用。
1. 能源领域多孔材料在能源领域的应用备受关注。
例如，多孔电极材料可以用于电池、超级电容器等能源存储设备中，其高比表面积和孔隙结构可以提高电池的能量密度和功率密度。
此外，多孔材料还可以用于光催化、储氢等领域。
2. 环境领域多孔材料在环境领域中有着重要的应用。
例如，多孔吸附材料可以用于废水处理、大气污染物吸附等环境治理领域，其高比表面积和孔隙结构可以提高吸附效率和处理效果。
高内相乳液模板法多孔材料的研究进展
研究成果：
近年来，高内相比乳液模板法在制备多孔材料方面取得了显著进展。研究者们 成功制备出了各种具有不同结构和性能的多孔材料，如多孔碳材料、多孔金属 -有机骨架材料、多孔陶瓷材料等。这些多孔材料具有高的比表面积、大的孔 容和可调的孔径，
使得它们在催化剂、吸附剂、生物医学等领域表现出优异的性能。此外，研究 者们还发现通过调控制备工艺，可以实现对多孔材料结构和性能的精确调控。
1、性能研究：研究者们通过优化制备工艺和组分设计，成功制备出具有高比 表面积、大孔体积以及良好稳定性的高内相乳液模板法多孔材料。同时，通过 对其物理化学性能的深入研究，发现该类材料还具有良好的吸附性能、生物相 容性及可调的孔径分布等特点。
2、制备方法：研究者们发展了多种高效实用的制备方法，如微球模板法、溶 胶-凝胶法、静电纺丝法等。这些方法在实现高内相乳液模板法多孔材料的可 控制备方面具有重要的应用价值。
研究现状：
高内相比乳液模板法是一种以乳液为模板，通过胶束反应、溶胶-凝胶反应、 化学沉积等方法合成多孔材料的方法。近年来，研究者们针对高内相比乳液模 板法展开了大量研究，制备出了各种具有优异性能的多孔材料。同时，通过对 其制备工艺的不断优化和改进，也显著提高了材料的比表面积、孔容和孔径等 性能。
研究方法：
多级孔聚合物材料可用于敏感器件的制备，提高传感器的响应速度和灵敏度； 在光电领域，多级孔聚合物材料可作为光电器件的结构基元，实现光能的有效 转化和利用。
总之，高内相乳液和双重乳液模板法制备贯通多级孔聚合物材料具有广阔的应 用前景，有望为许多领域带来创新和发展。
谢谢观看
例如，如何实现规模化、低成本生产；如何进一步提高材料的性能和稳定性； 如何拓展其在更多领域的应用等。因此，我们呼吁广大科研工作者继续高内相 乳液模板法多孔材料的研究，为解决上述问题提供更多有价值的理论依据和实 践经验。
多孔碳材料的制备与性能研究
多孔碳材料的制备与性能研究多孔碳材料是一种具有广泛应用前景的新型材料，在能源储存和转换、环境污染治理、催化剂载体等领域有着重要的应用价值。
本文将重点介绍多孔碳材料的制备方法和性能研究进展。
一、多孔碳材料的制备方法多孔碳材料的制备方法多种多样，主要包括模板法、自组装法、碳化法和化学气相沉积法等。
在模板法中，通过在模板表面上沉积碳源，再通过热处理或化学处理去除模板，最终得到多孔碳材料。
这种方法可以制备具有高度有序和连续孔道结构的材料，但模板的制备和去模板过程的控制较为复杂。
自组装法通过控制分子或物质的相互作用，在溶液中形成具有特定结构的分子自组装结构，然后通过热处理将其转化为多孔碳材料。
这种方法简单、灵活，并且能够制备出具有调控孔径和孔隙结构的材料。
碳化法利用碳化前体经高温热处理，使其发生碳化反应生成多孔碳材料。
常用的碳化前体包括聚合物、天然有机物和金属有机框架等。
碳化法可以得到高孔隙度、孔径可调的多孔碳材料，但材料的孔径分布范围较窄。
化学气相沉积法通过在气相反应条件下，使气体中的碳源经热解生成碳沉积在基底上，形成多孔碳材料。
这种方法制备的多孔碳材料具有优异的结晶性和孔结构可调性。
二、多孔碳材料的性能研究多孔碳材料的性能研究主要包括孔结构特征、表面性质以及应用性能等方面。
多孔碳材料的孔结构特征包括孔径、孔隙度和孔道连通性等。
孔径大小直接影响材料的吸附和传质性能，较大孔径的材料适用于吸附较大分子物质，而较小孔径的材料则适用于吸附小分子。
孔隙度是指孔隙体积与总样品体积的比值，决定着材料的储存和传输性能。
孔道连通性是指多孔材料内孔道的连通情况，好的连通性能能够提高材料的气体分离性能。
表面性质是多孔碳材料的另一个重要性能指标，包括比表面积、气体分子在表面的吸附行为和表面化学性质等。
较大的比表面积有利于提高材料的吸附性能和催化活性。
气体分子在材料表面的吸附行为与材料的孔径和孔隙度有关，可以通过吸附实验进行表征。
多孔材料研究进展PPT课件
1997年—— 出现大孔材料的合成。（孔径>50nm, 次微米范围。 以胶体微粒、细菌菌丝为模板。）
近几年—— 出现以配位聚合物、金属有机化合物、无机-有机 杂化材料为骨架的多孔材料。（孔结构易调节、 易于表面修饰、功能化）
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3 有序介孔材料研究概况
1992年，美国Mobil公司首先采用表面 活性剂为模板合成出 M41S系列介孔材料：
型功能材料的制备等方面。
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有序介孔材料的合成方法：
采用表面活性剂为模板剂，以其形成的超分子结构为模板， 通过溶胶-凝胶过程，在无机物与有机物之间的界面引导作用下， 无机物种在模板的表面发生水解和缩聚，形成形状规则、排列 有序的有机无机复合体，再通过溶剂萃取或焙烧去除表面活 性剂，从而得到有序多孔材料。
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MCM-48
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SBA-8
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SBA-15
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TEM images of calcined JLU-30 taken in the (100) and (110) directions and the corresponding Fourier diffractogram (inset).
多孔材料研究进展
2005的分类简介 • 多孔材料发展简史 • 有序介孔材料研究概况 • 多孔网络高分子的合成 • 多孔材料的表征方法 • 多孔材料的应用领域
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1 多孔材料的分类
按孔径大小分 :
微孔材料(microporous materials) ：＜ 2 nm 介孔材料(mesoporous materials) ： 2~50 nm 大孔材料(macroporous materials) ：＞ 50 nm
（美国 Linde, Union Carbide, Mobil, Exxson等公司）； • 1959年—— 中国合成出A型、X型分子筛；（大连化物所）
多孔材料的研究报告
多孔材料的研究报告摘要：本研究报告旨在探讨多孔材料在各个领域中的应用和研究进展。
首先，我们介绍了多孔材料的定义和分类，并重点讨论了其在能源存储、环境污染治理和生物医学等领域中的应用。
然后，我们详细阐述了多孔材料的制备方法和表征技术。
最后，我们展望了多孔材料研究的未来发展方向。
1. 引言多孔材料是指具有空隙结构的材料，其孔隙大小和形状可以通过控制制备条件得以调控。
多孔材料因其特殊的结构和性能，在众多领域中得到了广泛应用。
本研究报告将重点关注多孔材料在能源存储、环境污染治理和生物医学等领域中的应用。
2. 多孔材料的应用2.1 能源存储多孔材料在能源存储领域中扮演着重要角色。
例如，多孔碳材料具有较大的比表面积和优异的电导性能，被广泛应用于锂离子电池和超级电容器等能源存储设备中。
此外，金属有机骨架材料和金属氧化物等多孔材料也被用于储氢材料和燃料电池等领域。
2.2 环境污染治理多孔材料在环境污染治理中具有重要的应用潜力。
例如，多孔陶瓷材料和多孔纳米复合材料可用于水处理领域，通过吸附和过滤等机制去除水中的有害物质。
此外，多孔材料还可用于气体分离和催化降解有机污染物等方面。
2.3 生物医学多孔材料在生物医学领域中也有广泛应用。
例如，多孔生物陶瓷材料可用于骨组织工程和人工关节等领域，通过其良好的生物相容性和生物活性促进组织再生和修复。
此外，多孔聚合物材料还可用于药物缓释系统和组织工程等方面。
3. 多孔材料的制备方法多孔材料的制备方法多种多样，常见的包括模板法、溶胶凝胶法和气相沉积法等。
模板法通过在多孔材料表面形成模板，然后填充或沉积材料来制备多孔结构。
溶胶凝胶法则通过溶胶的凝胶化过程来形成多孔结构。
气相沉积法则通过气相反应生成多孔材料。
4. 多孔材料的表征技术多孔材料的表征技术对于研究其结构和性能至关重要。
常用的表征技术包括扫描电子显微镜（SEM）、透射电子显微镜（TEM）、比表面积分析仪（BET）和孔径分布分析仪等。
多孔金属材料的制备及应用研究进展
多孔金属材料的制备及应用研究进展一、本文概述多孔金属材料作为一种具有独特物理和化学性能的新型材料，近年来在科研领域和工业应用中均受到了广泛的关注。
本文旨在综述多孔金属材料的制备方法以及其在各个领域的应用研究进展。
多孔金属材料因其高比表面积、良好的透气性、优良的导热导电性能以及可调节的孔径和孔结构等特点，使得它们在催化剂载体、能源存储与转换、分离与过滤、生物医学以及声学等多个领域具有广泛的应用前景。
本文将从多孔金属材料的制备技术、性能表征以及应用实例等方面进行深入探讨，以期对多孔金属材料的研究与应用提供有益的参考。
二、多孔金属材料的制备方法多孔金属材料的制备方法多种多样，这些方法的选择主要取决于所需的孔结构、孔径大小、孔形貌、孔分布以及金属材料的类型。
下面我们将详细介绍几种主流的多孔金属材料制备方法。
粉末冶金法：这是一种传统的多孔金属材料制备方法。
它首先通过压制或烧结金属粉末形成多孔结构，然后经过高温烧结，使粉末颗粒间的连接更加紧密，形成具有一定强度和刚度的多孔金属材料。
粉末冶金法可以制备出孔径分布均匀、孔结构稳定的多孔金属材料，但制备过程需要高温，且制备周期较长。
模板法：模板法是一种可以精确控制多孔金属材料孔结构的方法。
它通过使用具有特定孔结构的模板（如聚合物泡沫、天然生物模板等），将金属前驱体填充到模板的孔洞中，然后通过化学反应或热处理将金属前驱体转化为金属材料，最后去除模板，得到具有模板孔结构的多孔金属材料。
模板法可以制备出具有复杂孔结构、高比表面积的多孔金属材料，但制备过程需要复杂的模板设计和制备，且模板的去除过程可能会对孔结构产生影响。
熔体发泡法：熔体发泡法是一种通过在金属熔体中引入气体来制备多孔金属材料的方法。
它首先将金属加热至熔化状态，然后通过物理或化学方法向熔体中引入气体，使气体在熔体中形成气泡。
随着气泡的长大和上浮，金属熔体在气泡周围凝固，形成多孔结构。
熔体发泡法可以制备出孔径较大、孔结构开放的多孔金属材料，且制备过程相对简单，但制备出的多孔金属材料孔径分布较宽，孔结构稳定性较差。
我国生物基质多孔材料的研究进展
我国生物基质多孔材料的研究进展第一章引言生物基质多孔材料是一类以生物可降解材料或生物来源材料为基础制备的多孔结构材料。
其独特的结构和性能使得它在医学、环境、能源和化工领域等方面具有广泛应用的潜力。
本文旨在对我国生物基质多孔材料的研究进展进行综述，探讨其应用前景和未来发展方向。
第二章制备方法2.1 生物可降解材料的制备生物可降解材料如聚乳酸（PLA）、聚己内酯（PCL）等多孔材料可通过溶液共混、熔融挤出、溶剂挥发或溶液共混等方法制备。
其中，溶剂挥发法是最常用的一种方法，通过将生物可降解材料溶解于有机溶剂中，然后挥发掉有机溶剂，得到多孔结构材料。
2.2 生物来源材料的制备生物来源材料如海藻酸钙、骨基质等多孔材料的制备主要通过模板法、海绵法和冻结干燥法等方法实现。
模板法是常用的一种方法，通过将生物来源材料浸渍入模板材料中，然后通过煅烧或酸洗等方法去除模板材料，得到具有多孔结构的材料。
第三章物理性能3.1 孔隙结构与孔径分布生物基质多孔材料的性能主要与其孔隙结构和孔径分布有关。
研究表明，适当的孔隙结构和孔径分布有助于材料的生物相容性、力学性能和吸附性能等方面的提升。
目前，通过调节不同制备方法和条件，可以获得具有不同孔隙结构和孔径分布的多孔材料。
3.2 物化性质生物基质多孔材料的物化性质包括表面形貌、比表面积、孔容、固定水化学等方面。
研究表明，这些性质的改变会直接影响材料的吸附性能、生物相容性和力学性能等方面。
因此，在制备生物基质多孔材料时，需要对这些性质进行深入研究和控制。
第四章应用领域4.1 生物医学领域生物基质多孔材料在生物医学领域中具有广泛应用的潜力。
例如，可以作为组织工程支架用于细胞生长和组织再生；可以用于药物缓释系统，提高药物的稳定性和生物利用度；还可以用于修复骨缺损等方面。
4.2 环境领域生物基质多孔材料在环境领域中也有重要的应用。
例如，可以用于废水处理，吸附和分解有毒有害物质；可以用于土壤改良，提高土壤肥力和水分保持能力；还可以用于生物过滤系统，净化空气和水等方面。
多孔材料的制备和性能研究
多孔材料的制备和性能研究多孔材料是具有一定孔径和孔隙度的材料，其能够在物理、化学、生物等应用中发挥重要的作用。
多孔材料的研究和应用在过去几十年中得到了广泛关注，其制备技术和性能研究已取得了很大的进展。
本文将重点介绍多孔材料的制备和性能研究的现状和发展趋势。
一、多孔材料的制备方法多孔材料的制备方法主要包括物理法、化学法、生物法、结构导向法等，其中基于模板法是目前最为普遍的制备技术之一。
基于模板法是指首先通过模板制备出所需的孔道结构，然后通过填充或沉淀的方式制备多孔材料。
1. 物理法：物理法主要包括溶剂挥发法、膜法、惯性影响法、超声波法等。
溶剂挥发法是一种基于物理干燥的制备方法，其特点是将溶剂和聚合物混合后将其在气体中干燥。
膜法是指根据不同性质的分子筛或聚合物材料制备膜状材料，从而制备出多孔材料。
2. 化学法：化学法主要包括发泡法、凝胶法、热解法等。
发泡法是一种通过化学反应促进材料体积膨胀形成多孔材料的方法，其原理是溶解发泡剂后通过化学反应使材料体积膨胀形成多孔材料。
3. 生物法：生物法主要包括酶解法和微生物发酵法等。
酶解法是指以生物分子为媒介，在生物体内或外制备出多孔材料。
微生物发酵法是利用微生物的代谢活动制备多孔材料。
4. 结构导向法：结构导向法的主要思想是将模板剂作为模板，通过溶胶-凝胶法、毛细管浸润和减少阴离子沉淀等方法，通过模板剂抑制材料溶液的晶体生长，最终得到具有规则孔道结构的多孔材料。
二、多孔材料的性能研究多孔材料的性质主要包括孔径、孔隙度、比表面积、表面活性等。
其中比表面积是多孔材料最为重要的性质之一，因为它对材料的吸附和催化性能有很大的影响。
多孔材料的比表面积与孔径大小和孔隙度有关，因为孔径越小，材料的比表面积越大，故多孔材料的制备和性能研究主要围绕这几个因素进行。
多孔材料的应用涉及到吸附分离、催化反应、电化学能源、药物传递等领域。
其中，吸附分离和催化反应是多孔材料最为重要的应用领域之一。
多孔材料的制备与性能研究
多孔材料的制备与性能研究多孔材料是一类具有独特结构和性能的材料，其具有较大的比表面积、孔隙和特定的孔径分布。
由于其特殊性质，多孔材料在吸附、分离、催化等应用领域具有广泛的应用前景。
本文将回顾当前多孔材料的制备方法和相关研究进展，并重点讨论多孔材料的性能研究。
多孔材料的制备方法主要包括模板法、自组装法、溶胶-凝胶法和高温煅烧等。
其中，模板法是一种常用且有效的制备方法，它使用固体、液体或气体模板体来导向孔的形成。
模板可以是有机物、无机物或生物分子，通过控制模板的形状和大小，可以制备出具有不同孔隙结构和特性的多孔材料。
自组装法则是通过化学或物理相互作用，使分子或颗粒自组装形成有序的排列，进而形成具有多孔结构的材料。
这种方法提供了一种简便、高效的制备多孔材料的途径。
溶胶-凝胶法是通过形成溶胶状态的前驱体，然后凝胶化形成凝胶来制备多孔材料。
这种方法可以控制凝胶的形成过程，从而控制多孔材料的孔隙结构。
高温煅烧是将预先制备的材料在高温条件下进行煅烧，通过物质的扩散和相变来形成多孔结构。
这种方法常用于制备无机材料的多孔结构。
随着多孔材料制备方法的不断进步，研究者们对其性能的研究也取得了显著进展。
多孔材料的性能与其孔径、孔隙和比表面积密切相关。
较大的比表面积使得多孔材料具有很好的吸附和催化性能。
例如，利用多孔材料作为吸附剂，可以有效地去除水中的有机物、重金属离子等污染物。
同时，多孔材料还可以用于催化反应中的催化剂载体。
通过控制多孔材料的孔径和孔隙结构，可以调控催化剂的分散度和反应活性，从而提高催化反应的效率。
此外，多孔材料还具有优异的分离性能。
通过调控多孔材料的孔径和孔隙结构，可以实现对不同大小分子或颗粒的选择性分离。
例如，利用纳米孔材料可以实现对特定大小颗粒的高效分离和过滤。
此外，多孔材料还在能源存储、传感器和光催化等方面展示了出色的应用潜力。
为了进一步提高多孔材料的性能，研究者们不断探索新的制备方法和改进现有方法。
材料科学中的多孔材料的制备及应用研究
材料科学中的多孔材料的制备及应用研究多孔材料是一种具有许多开放性微孔或孔隙的材料，其具有高度的比表面积和吸附性能，广泛应用于分离、催化、吸附、传感和能量存储等领域。
在材料科学中，制备多孔材料是一个很有挑战性的领域，需要考虑材料的物理、化学、结构等多方面因素。
本文将从材料制备和应用角度对多孔材料的研究进行探讨。
一、多孔材料的制备目前，多孔材料的制备方法主要包括化学法、物理方法和生物法等多种途径。
1. 化学法化学法是多孔材料制备的常用方法之一。
该方法主要通过利用化学反应来制备多孔材料，通常通过控制反应条件，例如温度、反应时间和反应剂浓度来调整多孔材料的孔径大小和孔道结构。
化学法主要有溶剂挥发法、溶胶凝胶法和氧化还原法等。
2. 物理方法物理方法主要是通过使用物理实验方法来制备多孔材料。
其中最常见的方法是电化学沉积法和气凝胶法。
电化学沉积法利用电化学反应沉积金属或合金在电极表面，形成多孔结构，而气凝胶法则是利用超临界流体的性质制备多孔材料。
3. 生物法生物法主要是通过利用生物有机体的特殊结构和生理功能来制备多孔材料。
生物法多用于生物医学领域，包括利用生物蛋白质、DNA或细胞壳等生物材料的结构模板进行制备。
二、多孔材料的应用多孔材料具有高度的比表面积和吸附性能等特点，因此在很多领域中被广泛应用。
1. 分离和纯化多孔材料能够在微观层次对分子进行分离和纯化，因此在分离和纯化领域有很好的应用前景。
例如，常用于半导体和化学分离，以及医药中的药物纯化和环境领域的资源回收等。
2. 催化多孔材料的高比表面积和催化活性，使其被广泛应用于催化反应中。
特别是在汽车尾气净化和电化学催化等领域，具有重要应用价值。
3. 吸附多孔材料的可逆吸附性能，可以用于吸附气体、液体和离子等物质，广泛应用于环境治理、污水处理和生物分离等领域。
4. 传感和能量存储多孔材料在传感和能量存储领域中也有广泛应用。
例如，用于光电传感和电子器件，能够提高其性能和可靠性。
材料科学研究——多孔材料的制备及应用
材料科学研究——多孔材料的制备及应用1.引言作为制造业和高科技工业的基础，材料科学一直处于高速发展之中。
多孔材料是一种具有很多空隙或孔隙的材料，它们在表面积、孔径、孔隙率等方面具有特殊的物理化学特性，可以应用在能源、环保、生物医学和新能源储存等领域。
2.多孔材料的制备2.1 物理法多孔材料的制备方法可以分为物理法、化学法和生物法。
物理法适用于一些易于制备材料和基础材料较为单一的多孔材料。
物理法主要有凝胶法、模板法、相转化法、溶剂挥发法等。
2.2 化学法化学法多用于制备高级多孔材料，具有很高的可控性。
常见的化学法制备多孔材料有溶胀法、氧化物转化法、模板法、微乳液法、溶胶-凝胶法等。
2.3 生物法生物法是通过模仿生物体内食物颗粒的自组装机能来制备多孔材料，生物法制备的多孔材料在生物医学、环保以及催化剂等领域具有很多应用。
3.多孔材料的应用3.1 催化剂多孔材料的高比表面积、孔径和孔隙率为其在催化剂领域的应用提供了广泛的可能性。
多孔材料可以成为高效催化剂的载体，提高催化剂的稳定性和效率。
例如，金属-有机骨架材料是一种新型的多孔材料，它在催化剂领域的研究和应用具有很高的潜力。
3.2 电池材料多孔材料还可以作为电池材料的负极和正极原料。
比如，多孔碳材料可以用作锂离子电池的负极材料，因其表面积大、导电性好，可提高电池的能量密度和循环寿命。
3.3 环境保护多孔材料可以用于环境保护领域的废水处理和二氧化碳捕获与转化。
例如，金属有机骨架材料可以用于废水处理，具有高效吸附多种有机物和重金属离子的功能。
同时，多孔材料可以用于二氧化碳捕获和转化，以解决气候变化和能源危机等问题。
3.4 生物医学多孔材料在生物医学领域也有广泛的应用。
例如，多孔陶瓷材料可以用于人工骨骼修复；多孔生物可降解聚合物可以作为人工血管等医学器械的基材；外科义肢的制作也可以使用多孔材料。
4.总结多孔材料作为一种有着特殊物理化学性质的材料，在能源、环保和生物医学等领域有着广泛的应用。
多孔材料的制备与性能研究
多孔材料的制备与性能研究近年来，多孔材料在材料科学领域备受关注。
多孔材料具有独特的结构和性能，被广泛应用于催化剂、吸附剂、能源存储等领域。
本文将探讨多孔材料的制备方法以及其性能研究。
一、多孔材料的制备方法1. 模板法模板法是一种常见的多孔材料制备方法。
该方法通过选择适当的模板，将材料在模板中进行沉积或溶胶凝胶法制备。
常见的模板包括硬模板和软模板。
硬模板通常是一种具有孔洞结构的材料，如聚苯乙烯微球。
软模板则是一种可溶于溶剂的高分子材料，如聚乙烯醇。
模板法制备的多孔材料具有良好的孔隙结构和尺寸可控性。
2. 溶胶凝胶法溶胶凝胶法是一种常用的多孔材料制备方法。
该方法通过溶胶的凝胶化过程形成多孔材料。
溶胶是一种由固体颗粒悬浮在液体中形成的胶体体系。
凝胶是指溶胶中的颗粒聚集形成的三维网络结构。
溶胶凝胶法制备的多孔材料具有高比表面积和孔隙率，适用于吸附剂和催化剂的制备。
3. 气相沉积法气相沉积法是一种常用的多孔材料制备方法。
该方法通过将气体或蒸汽在高温下反应沉积在基底上形成多孔材料。
常见的气相沉积法包括化学气相沉积和物理气相沉积。
化学气相沉积是指通过化学反应在基底上形成材料，物理气相沉积则是指通过物理过程在基底上形成材料。
气相沉积法制备的多孔材料具有较高的结晶度和孔隙度。
二、多孔材料的性能研究1. 孔隙结构多孔材料的孔隙结构是其性能的重要指标之一。
孔隙结构包括孔径、孔隙度和孔隙分布等。
孔径是指孔洞的大小，孔隙度是指孔隙所占的体积比例。
孔隙分布则是指孔洞在材料中的分布情况。
研究多孔材料的孔隙结构可以通过吸附-脱附等方法进行。
2. 比表面积多孔材料的比表面积是指单位质量或单位体积的材料表面积。
比表面积越大，材料的吸附性能和催化性能越好。
比表面积可以通过氮气吸附法、比表面积分析仪等方法进行测定。
3. 吸附性能多孔材料的吸附性能是指其对气体或溶液中物质的吸附能力。
吸附性能的研究可以通过吸附等温线、吸附动力学等方法进行。
多孔材料的研究进展
引言固体材料所包含的空间和表面的多少直接影响着该材料在实际应用中的性能。
具有大量的空间和表面积的固体多孔材料已经成为了当代科学研究的热点，在各式各样物理化学过程中显示出极为突出的优势。
根据孔径的大小，可以将多孔固体材料分为三类:孔径小于2nm的归为微孔材料;孔径在2-50nm之间的归为介孔材料;孔径大于50nm的归为大孔材料。
多孔材料在化工石油催化、气体吸附、药物输送、组织工程支架制备、海洋深潜装备中都有很广泛的应用，是当今时代一种很重要的材料。
1. 纳米多孔材料相比于传统的纳米颗粒材料，具有可调结构和性能的纳米多孔材料有着非凡的特性。
孔径大于50nm的大孔材料具有极快的传质过程和蛋白分子吸附固定速率，在蛋白质组学分析及酶反应研究中有巨大的潜力。
在当今组学的前沿，蛋白质的酶解严重缺乏效率，影响后续的分析测试，而目前发展的快速酶解技术需要较为复杂的前处理过程和过量的蛋白消耗;另一方面酶解技术难于联合应用于后续的肤段富集之中[1]。
因此，多孔纳米材料的功能化设计合成及其在蛋白质组学分析中的应用至关重要。
这种纳米多孔材料的典型就是大孔二氧化硅泡沫材料，它可以作为催化剂极大的提高酶解反应速率。
2. 金属-有机骨架材料[2]金属-有机骨架材料是一种新型的多孔材料，具有高孔性、比表面积大、合成方便、骨架规模大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，在气体吸附、催化、光电材料等领域有广泛的应用。
MOFs又名配位聚合物或杂合化合物，是利用有机配体与金属离子间的金属配体络合作用自组装形成的具有超分子微孔网络结构的类沸石材料。
MOFs由于能大量进行氢气的可逆吸附，因此被认为是最具有储氢前景的材料之一；它可以存储和运载药物，也可以用于生命科学领域。
MOFs的合成过程类似于有机物的聚合，以单一的步骤进行，其合成方法一般有扩散法和水热(溶剂热)法。
3. 仿生壳聚糖泡沫材料壳聚糖是一种极好的有机废物或金属离子去除材料。
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多孔材料的研究进展
引言
固体材料所包含的空间和表面的多少直接影响着该材料在实际应用中的性能。
具有大量的空间和表面积的固体多孔材料已经成为了当代科学研究的热点，在各式各样物理化学过程中显示出极为突出的优势。
根据孔径的大小，可以将多孔固体材料分为三类:孔径小于2nm的归为微孔材料;孔径在2-50nm之间的归为介孔材料;孔径大于50nm的归为大孔材料。
多孔材料在化工石油催化、气体吸附、药物输送、组织工程支架制备、海洋深潜装备中都有很广泛的应用，是当今时代一种很重要的材料。
1. 纳米多孔材料
相比于传统的纳米颗粒材料，具有可调结构和性能的纳米多孔材料有着非凡的特性。
孔径大于50nm的大孔材料具有极快的传质过程和蛋白分子吸附固定速率，在蛋白质组学分析及酶反应研究中有巨大的潜力。
在当今组学的前沿，蛋白质的酶解严重缺乏效率，影响后续的分析测试，而目前发展的快速酶解技术需要较为复杂的前处理过程和过量的蛋白消耗;另一方面酶解技术难于联合应用于后续的肤段富集之中[1]。
因此，多孔纳米材料的功能化设计合成及其在蛋白质组学分析中的应用至关重要。
这种纳米多孔材料的典型就是大孔二氧化硅泡沫材料，它可以作为催化剂极大的提高酶解反应速率。
2. 金属-有机骨架材料[2]
金属-有机骨架材料是一种新型的多孔材料，具有高孔性、比表面积大、合成方便、骨架规模大小可变以及可根据目标要求作化学修饰、结构丰富等优点，在气体吸附、催化、光电材料等领域有广泛的应用。
MOFs又名配位聚合物或杂合化合物，是利用有机配体与金属离子间的金属配体络合作用自组装形成的具有超分子微孔网络结构的类沸石材料。
MOFs由于能大量进行氢气的可逆吸
附，因此被认为是最具有储氢前景的材料之一；它可以存储和运载药物，也可以用于生命科学领域。
MOFs的合成过程类似于有机物的聚合，以单一的步骤进行，其合成方法一般有扩散法和水热(溶剂热)法。
3. 仿生壳聚糖泡沫材料
壳聚糖是一种极好的有机废物或金属离子去除材料。
它是一种天然无毒，无味，耐腐蚀，且具有生物降解和生物相容性的聚合物，通常用作吸附剂，絮凝剂，杀菌剂，离子交换膜的制备材料。
双向多孔仿生脱乙酰壳聚糖泡沫体是由一种单向的冷冻干燥技术制得的。
这种材料具有无毒、可生物降解和吸附效率高的特点，因此可以广泛用于废水处理中，例如饮用水的净化[3]。
尤其是在中国经济高速发展的同时，工业化产生了大量含有重金属和其他有毒物质的工业废水，这样对脱乙酰壳聚糖泡沫体的研究就显得非常重要。
染料废物是一种有机污染物，在纺织和印染行业会产生大量的含有染料废物的废水，这已经成为一个亟待解决的问题。
现有的染料废物去除技术是通过活性炭等吸附剂进行吸附或者光降解。
例如二甲酚橙就是一种常见的染料废物，而实验表明，多孔仿生脱乙酰壳聚糖泡沫体对二甲酚橙有良好的吸附性能。
最近的研究主要集中在壳聚糖改性，以提高其吸附性能。
海森和Rorrer研究N-酰化壳聚糖铸造成珠，然后用戊二醛交联成珠粒，以减少它在吸附过程中的溶解度。
4. 多孔硅（PSI）和聚乳酸（PLLA）复合材料
在现代医学中，通过可控的药物递送系统，可以将药物精确的送到人体病变的部位，可以大大提高常见药物的治疗效果，因此研究能够输送药物的载体就显得非常重要。
多孔硅和聚乳酸这两种材料均显示出良好的生物相容性和生物降解性能，这表明两者的复合材料是人体局部药物输送的理想材料。
一种是可弯曲的聚合
物材料，一种是具有高载药量的无机多孔材料，两种材料复合可以增强对载体降解和药物释放的控制，这对人体药物输送技术的发展是非常有用的[4]。
实验制备了三种不同复合方式的多孔硅和聚乳酸复合材料。
第一种方式是多孔硅膜表面接枝聚乳酸。
第二种方式是聚乳酸溶液旋涂到氧化的多孔硅薄膜上。
第三种方式是熔体铸造含有分散的多孔硅微粒的聚乳酸整料。
通过对三种材料药物释放曲线的研究，第二、三种方式制备的复合材料有良好的药物释放性能。
高分子药物输送系统也是一种比较成功的药物输送系统，它在提高药物疗效的同时还可以降低药物毒性。
聚酯是一种比较常见的用于药物递送的可生物降解的聚合物，包括聚交酯，聚己内酯，聚乙醇酸等等，这些聚合物和各种共聚物组合物由于具有良好的机械性能和生物可降解性，并且有可调节的降解率，在药物载体的发展上有相当大的潜力。
另一种可以用作药物输送载体的材料是介孔二氧化硅材料，这种材料具有独特的孔径，有较高的比表面积和孔体积，是控制药物释放的良好载体。
5. 多孔吸声材料
吸声降噪在人们日常生活、设备安全以及军事领域具有重要意义，多孔材料是一类重要的吸声材料。
多孔吸声材料的吸声作用主要是：多孔材料内部具有无数细微孔隙，孔隙间彼此贯通，且通过表面与外界相通，当声波入射到材料表面时，一部分在材料表面反射掉，另一部分则透入到材料内部向前传播。
在传播过程中，一部分由于声波振动造成空气和壁面的摩擦生热损失，一部分小孔内空气和孔壁热交换引起的热损失，从而使声波衰减。
因而多孔吸声材料应该有以下结构特征：（1）材料内部具有大量微孔或间隙，而且孔隙细小且在材料内部均匀分布；（2）材料内部的微孔是互相连通的，单独的气泡和密闭间隙不起吸声作用；（3）微孔向外敞开，使声波易于进入微孔内，不具有敞开微孔而仅有凹凸表面的材料不会有好的吸声性能。
泡沫塑料具有良好的韧性、延展性，同时吸声性能也较好。
用作吸声材料的泡沫塑料有聚氨酯泡沫塑料 (PUF)、米波罗等，另外有人在研究聚偏二氟乙
烯泡沫，这种被称作第二代智能泡沫的材料具有很好的吸声性能。
这类材料的
特点是密度小、导热系数小、材质柔软等，缺点是易老化，耐火性差[5]。
结论
多孔材料由于具有比强度高、比表面积大、隔音、渗透性好等特点，因而
会有一些特性：能提高材料的机械性能，同时降低密度；对机械波的传播性能
的改变，可以应用于吸声材料；具有选择吸附性，在气体存储和污水处理中有
很广泛的应用；化学性能的改变，可以作为催化剂。
现在金属、陶瓷、玻璃等
材料也能像聚合物那样发泡。
这些新型多孔材料正逐渐地被用作绝缘、缓冲、
吸收冲击能量的材料，从而发挥了其由多孔结构决定的独特的综合性能。
在药
物输送方面利用可生物降解的多孔材料作为载体输送药物到特定部位，可以大
大提高药物的治疗效果。
总之，多孔材料在化工、生物医学、海洋工程等领域
都有很广泛的应用，是研究的热点。
[参考文献]
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[2]龙沛沛，程绍娟，赵强，等．金属-有机骨架材料的合成及其研究进展[J]．山西化工，2008，28(6)：22-24．
[3] Xingrui Wang, Weina Kong, Weisong Xie．Bi-porous bioinspired chitosan foams with layered structure and their adsorption，Chemical Engineering Journal 197 (2012) 509–516．
[4] McInnes, Irani, Williams & Voelcker．Controlled drug delivery from composites of
nanostructured porous silicon and poly(l-lactide)．Nanomedicine(2012)7(7),995–1016
[5]朱纪磊，汤慧萍，葛渊，等．多孔吸声材料发展现状与展望[J]．功能材料，2007，38：3723-3726．。