介孔材料
介孔材料制备技术及其应用
介孔材料制备技术及其应用随着现代科学技术的不断进步，各种高级功能材料应用的广泛开发和研究促进了各个领域的发展。
其中，介孔材料作为一种新型磷酸盐材料，其具有孔径分布广、孔体积大、表面积大、结构调控性好、表面活性特别强等显著特点。
介孔材料的这些特性决定了它在多个领域的应用前景。
本文旨在介绍介孔材料制备技术、材料结构及其在催化、吸附等方面的应用。
一、介孔材料的制备技术1. 模板法模板法是制备介孔材料的经典方法。
在该方法中，通过将表面活性剂（或无机分子）作为介孔材料的模板来制作出介孔材料。
这些模板可以穿过孔道进入介孔材料的基质，并在介孔材料中形成无定型的孔洞结构。
在制备过程中，表面活性剂与一种含有硅和有机溶剂的混合物一起经过水解和缩合等反应最终生成介孔材料。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法顾名思义，是由溶胶团簇到凝胶的一个过程，是无机化合物制备介孔材料的方法之一。
在制备介孔材料中，凝胶通常是由硅酸四酯水解制得，可被进一步热处理来获得介孔材料。
通过控制溶胶-凝胶法获得的碳氢比，可以控制介孔材料的孔径和孔长径之比。
3. 溶剂热法溶剂热法是介孔材料制备的另一种方法。
在这种方法中，先制备出高温的液晶相（Lyotrope phase），然后将材料冷却到室温，从而形成介孔材料。
虽然溶剂热法制备的介孔材料中孔径分布较广，但是与模板法相比，其制备过程要简单、操作较方便。
因此，该方法仍被广泛应用在实际生产中。
二、介孔材料的结构介孔材料具有大的比表面积和高的孔径结构，在不同的材料结构和性质方面都得到了广泛的研究。
在介孔材料中，孔直径分布在2-50纳米之间；孔壁厚度约为数纳米到数十纳米之间。
由于介孔材料中孔道的大小和分布是可以调控的，在制备过程中可以控制介孔材料的结构和性能。
三、介孔材料的应用1. 催化材料介孔材料可以作为催化剂的载体。
在催化过程中，排气中的反应产物通过介孔材料中的孔道进行扩散，从而得到更高的反应效率。
种类繁多的催化剂都可以使用介孔材料作为载体，如铜、钼、铂、钴等。
介孔材料名词解释
介孔材料名词解释
介孔材料是一种孔径在2-50纳米之间的材料，具有高比表面积和孔容量，通常用于催化剂、吸附剂、分离膜等领域。
介孔材料在化学、物理、生物学等领域都有广泛的应用。
介孔材料可以分为有机介孔材料、无机介孔材料和混合介孔材料三类。
有机介孔材料主要由有机高分子自组装形成，具有较好的可控性和可调性。
无机介孔材料主要由无机化合物（如硅酸盐、铝酸盐等）自组装形成，具有良好的热稳定性和机械强度。
混合介孔材料是由有机和无机材料通过共混合成的材料。
介孔材料的特点是孔径大小适中，具有很大的比表面积和孔容量，可以大幅度增加反应物接触面积，提高反应效率和选择性。
此外，介孔材料还具有高度可控性和可调性，可以根据需求调控孔径大小和孔壁结构，以实现更好的性能表现。
介孔材料的应用范围非常广泛，例如在催化剂领域中，介孔材料可以作为载体或活性组分，用于催化反应，提高反应效率和选择性；在吸附剂领域中，介孔材料可以用于气体或液体的吸附和分离；在分离膜领域中，介孔材料可以用于制备高选择性的分离膜，用于分离气体或液体混合物。
介孔材料的制备剖析讲解
的几何形状的限制； 3.不同聚集体之间的分
子交换 4.排列的热焓和熵； 5.极性头之间的静电排
斥作用。
当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度（CMC） 时，表面活性剂在溶液中形成胶束，此时多为球 形胶束；溶液浓度达到CMC的10倍或更高时， 胶束形态趋于不对称，变为椭球、扁球或者棒状， 甚至层状胶束。
4.1 介孔材料的应用
介孔材料在在催化和分离上的应用和作为光学器件及 纳米反应器得到越来越多的关注，在化学、光电子学、电 磁学、材料学、环境学等诸多领域有着巨大的潜在应用。 例如：
催化领域的应用。有序介孔材料具有较大的比表面积，较大且均一的 孔道结构，可以处理较大的分子或基团，是良好催化剂；
吸附和分离领域的应用。介孔材料具有较大比表面积，且对部分有机 分子具有分子识别能力，可用于吸附和分离；
举例 相图
3.3介孔材料无机孔壁的形成机理
核心机理： 无机孔壁是表面活性剂—硅源物质（非 硅源物质），即有机—无机离子之间通 过水中静电作用而完成自组装过程形成的。
无机物与表面活性剂的相互作用方式示意图（短虚线代表氢键）
3.4 介孔材料常见的合成机理
由于合成工艺的差 别，产生了不同的机理
液晶模板机理 协同作用机理 电荷密度匹配机 理
介孔材料的制备
宋佳欣
主要内容
1、介孔材料的概念 2、介孔材料的分类及特点 3、介孔材料的合成机理 4、介孔材料的应用
1.介孔材料的概念
多孔材料分类：
为什么要把介孔材料分离出来呢？
原因：介孔材料在合成和结构上有其自身的独特和优 点，是传统的多孔材料不可比拟的。
举例：传统的沸石属于微孔材料，作为催化剂和吸附 材料时，由于孔径较小，重油组分和一些大分 子不能进入其孔道，故不能提供吸附和催化反 应场所，而介孔材料孔径相对较大，其有序的 介孔通道可以成为大分子的吸附或催化反应场 所，故其应用性更好。
介孔材料的应用
介孔材料的应用
介孔材料是一种具有高度有序孔道结构的材料，其孔径在2-50纳米之间。
由于其独特的结构特点，介孔材料在多个领域具有广泛的应用前景。
本文将就介孔材料在催化、吸附、药物输送等方面的应用进行探讨。
介孔材料在催化领域有着重要的应用。
介孔材料具有大量的孔道结构，能够提供更多的活性表面积，增加催化反应的效率。
此外，介孔材料的孔径大小可调，可以用于不同尺寸的反应物分子。
这使得介孔材料在催化反应中具有更好的选择性和活性，有望取代传统的催化剂，成为未来催化领域的重要候选材料。
介孔材料在吸附领域也有着广泛的应用。
介孔材料具有高度有序的孔道结构，可提供大量的吸附位点，具有较大的吸附容量和高速的吸附速率。
这使得介孔材料在气体分离、水处理和废水处理等领域有着重要的应用前景。
例如，介孔材料可以用于去除水中的重金属离子、有机污染物等，具有较好的吸附性能和再生性能。
介孔材料还可以应用于药物输送领域。
介孔材料具有可调控的孔径大小和表面性质，可以用于载药和控释药物。
介孔材料可以将药物载入其孔道中，保护药物不被分解和降解，延长药物的血药浓度和作用时间，提高药物的生物利用度。
因此，介孔材料在药物输送系统中有着广阔的应用前景，可以被用于治疗癌症、炎症和感染等疾
病。
介孔材料具有广泛的应用前景，在催化、吸附和药物输送等领域都有着重要的应用价值。
随着材料科学的不断发展和进步，介孔材料的结构设计和功能化将会得到进一步的优化和完善，为其在各个领域的应用提供更加广阔的空间。
相信未来介孔材料将会成为材料科学领域的研究热点，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
介孔材料的制备及应用研究
介孔材料的制备及应用研究近年来，介孔材料因其独特的孔结构和良好的表面活性，受到了广泛的关注和研究。
介孔材料具有比传统多孔材料更小的孔径、更高的孔隙度和更大的比表面积，这使得它们在化学、环境、材料等多个领域具有广泛的应用前景。
一、介孔材料的制备方法1. 模板法模板法是介孔材料制备中最为常用的方法之一。
该方法利用有机模板剂在介孔材料的制备过程中发挥引导孔道的作用，进而控制介孔材料的孔径和孔壁厚度。
有机模板剂包括软模板剂和硬模板剂，其中软模板剂如十六烷基三甲基溴化铵（CTAB）、十二烷基硫酸钠（SDS）等，硬模板剂如胆甾烷和二甲基环己基胺等。
模板法简单易行，制备过程中使用的原料易得，但该方法需要考虑到模板剂的挥发和提取问题，同时，模板的选择对孔径和孔壁厚度也有较大影响。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是介孔材料制备中另一种常用方法。
它利用一些化学反应前驱体和溶剂相互作用形成凝胶，经干燥和煅烧后得到介孔材料。
通常，硅酸乙酯（TEOS）是最常用的前驱体，而酒精、水等是常用的溶剂。
该方法制备的介孔材料孔径较小，孔分布均匀，孔径分布范围较窄，但该法制备过程需要较长时间，而且其机理尚不十分清楚。
3. 氧化还原法氧化还原法是利用还原剂在溶液中还原过渡金属或金属氧化物形成纳米粒子，然后以介孔模板得到具有高比表面积和介孔结构的材料。
该方法不仅可以控制孔径大小，还可以调节介孔材料的结构和形貌。
二、介孔材料的应用研究1. 催化剂介孔材料在催化剂领域有着广泛的应用。
由于较大的表面积和孔隙度，介孔材料具有很高的催化活性和选择性。
此外，利用模板法或其他方法可以制备出形貌不同、孔径分布不同的介孔材料，这也可以实现对催化反应的精确控制。
目前，介孔材料在汽车催化转化器、有机反应催化剂等方面得到了广泛应用。
2. 环境污染治理介孔材料在环境污染治理中也有着潜在的应用。
例如，利用介孔材料制备吸附材料，可以有效去除水、空气或土壤中的污染物质。
介孔材料
A
B
介孔材料的两种合成路线：A）软模板法 B）硬模板法
软模板法
• 软模板法是指表面活性剂分子与无机或有机分子之间通过非共价键（如： 情剑、静电作用力、范德华力等）自发形成热力学稳定且结构有序的超 分子结构的过程，超分子通常在10-1000nm之间 • 相对于传统的由上而下（Top-down）的微制造技术，软模板法在制造纳 米材料方面采取自下而上（bottom-up）的策略。
介孔材料
林存龙
多孔材料的分类
• 根据国际纯粹与应用化学协会（IUPAC）定义
微孔材料
介孔材料
大孔材料
孔径小于2nm
孔径在2-50nm之间 无机硅胶、介孔分子筛 （如MCM-41等）
孔径大于50nm
气凝胶、多孔玻璃、 活性炭
重要事件
• 1992年美国Mobil公司的科学家kresge，Beck等人在Nature上发表 了表面活性剂模板法通过有机-无机组分在溶液中的自发组装作用， 成功合成出孔径在1.5-10nm范围内可变的新型M41S系列氧化硅高 度有序的介孔材料，包括二维六方相的MCM-41，立方相双连续 孔道的MCM-48及一维层状结构的MCM-50三种类型，从而将沸石 分子筛的规则孔径从微孔范围拓展到介孔领域。
环境科学领域
• 介孔材料具有开放性的孔道结构，窄的孔径分布及很高的比表面 积和孔容，可以作为良好的环境净化材料。 • 例如活性炭是吸附废水中有机污染物最有效的吸附剂，但其再回 收利用率低。所以介孔材料成为人们研究的焦点。
苗小郁等. 介孔材料在环境科学中的应用进展[J].
利用介孔孔道合成纳米材料
介孔材料用于吸附与分离
介孔材料的应用
• 有序介孔材料自诞生起就得到了国际物理学、化学与材料界的高 的重视，并迅速成为跨学科研究的热点之一。
介孔材料的合成及应用
介孔材料的合成及应用介孔材料是一种具有大量纳米级孔隙的材料，拥有广泛的应用前景。
本文将介绍介孔材料的合成方法和应用领域。
一、介孔材料的合成方法1. 模板法合成介孔材料模板法是合成介孔材料的常用方法之一，其基本原理是使用一种可溶性的有机或无机模板，在它的作用下，介孔材料具有特定的孔结构、特定的晶型和形状。
由于模板法的原料成本低、易于操作、控制孔径和和孔结构，因此被广泛应用于介孔材料的合成中。
2. 溶胶-凝胶法合成介孔材料溶胶-凝胶法是一种基于化学反应的介孔材料合成方法。
它以无定形和有定形的先驱体为原料，在适当的氢氧离子浓度和温度下进行多连续骨架反应，最终得到孔径大小不等的介孔材料。
其优点是制备工艺相对简单、反应时间短。
但缺点是无法控制孔径和孔结构的大小和分布。
二、介孔材料的应用领域1. 催化剂介孔材料在催化剂领域中具有广泛的应用前景。
由于介孔材料微米级别的特定孔型和配合物种类，使其具备较高的光催化性能、质子传递反应和离子交换反应，在催化剂领域中具有巨大的潜力。
2. 吸附材料介孔材料具有大量的微小孔道，可以将具有大分子量的有机和无机颗粒物质的吸附性能得到很好的提高。
在环保处理、化学分离技术领域中有着广泛的应用，如石油催化剂的再生、废气处理等。
3. 药物释放载体介孔材料具有空间中结构复杂的孔道和可调控的孔径大小和分布，这些特性使其成为一种优良的药物缓释系统，可充分利用孔道吸附和承载药物，控制药物释放速率和时间，从而增强药物的治疗效果。
4. 电子显示器材料介孔材料的表面性质和空间结构的可调控特性使其具有良好的导电性和吸附功效，已广泛应用于LCD电子显示屏的制造行业。
五、总结介孔材料具有广泛的应用前景，不仅在环保、化学分离、药物控释等领域有着突出的表现，而且未来其在纳米材料、能源材料、电子信息技术领域中也会得到广泛的应用。
合成介孔材料过程中需注意控制不同操作参数对孔结构和孔径的影响，探索多种方法进行改进和优化。
介孔材料
介孔材料化学系 0801 顾天宇 09介孔材料是指孔径为2.0～50nm的多孔材料,如气凝胶、柱状黏土、M41S材料。
按照化学组成分类，可分为硅基和非硅基两大类。
按照介孔是否有序分类，可分为有序和无序介孔材料。
介孔材料的制备主要有模板法、水热法、溶胶- 凝胶法等几种方法。
模板法： 1)阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂作模板剂,在介孔材料制备中的应用较为普遍,常采用三甲基季铵盐(ATMA)为结构导向剂,在水热体系中用合成时,通过改变合成条件可得到不同结构的介孔材料。
如Ch. Danumah等利用十六烷基三甲基氯化铵/十六烷基三甲基氢氧化铵和乳胶粒子作为模板剂,制备出具有中孔和大孔分层孔结构的硅基分子筛。
使用长链烷基季铵盐阳离子表面活性剂合成出的介孔材料比较单一,通常仅限于M41S型类似结构的介孔分子筛,孔径只有2～5 nm,孔壁较薄,提高材料的水热稳定性是其应用开发研究的首要问题。
闫欣等报道,以低聚季铵盐表面活性剂作为模板剂,在中性条件下,合成了结构高度有序的介孔硅铝酸盐材料MCM - 41。
由于低聚表面活性剂的端基电荷密度高、CMC值小、在水中的自组装能力强,因而可以在低温、低表面活性剂浓度下合成有序性较高的介孔材料。
2)阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂主要是长链烷基硫酸盐、长链烷基磷酸盐和羧酸盐等,常用于合成具有阳离子聚合过程的无机材料,如金属氧化物介孔分子筛的制备。
V. Luca等采用新的合成法,以价廉的十二烷基硫酸盐为模板剂,合成了具有蠕虫洞孔道的介孔二氧化钛。
该法分两步进行,第一步是十二烷基硫酸钠与TiCl3在水溶液中反应生成十二烷基硫酸钛,第二步是将合成的十二烷基硫酸钛溶于无水乙醇中,加入钛酸异丙酯调节硫酸盐比,最后在一定的湿度和空气流速下可获得介孔二氧化钛。
其热稳定性较差,但经改性后,可在300～400 ℃保持稳定。
3)非离子表面活性剂由于非离子表面活性剂在溶液中呈中性,氢键被认为是介孔相形成的驱动力。
介孔材料简介
介孔材料出现与分类
介孔材料出现的标志：
1992年Mobil的科学家Kresge等人首次运用 纳米结构自组装技术制备出具有均匀孔道、孔 径可调的介孔SiO2，命名为MCM—41。
介孔材料出现与分类
立方相 MCM—48 层状结构 MCM—50
介孔材料出现与分类
介孔材料简介
07级无机 刘振濮
目录
孔材料与介孔材料 介孔材料出现与分类 介孔材料的特点 介孔材料的合成方法 介孔材料的表征手段 介孔材料的应用 介孔材料的展望
孔材料与介孔材料
微孔（micropore):孔径小于2nm
孔 材 料
介孔（mesopore):孔径2——50nm 大孔（macropore）：孔径大于50nm
介孔材料的展望
发展新的研究内容，包括合成、表征及介孔纳米结构材料性质的 转变，结合无机或有机功能材料复合、组装与杂化的理论进行研 究 对介孔纳米结构材料合成机理的认识仍是研究的热点，同时随着 计算机模拟多孔材料形成过程的进一步发展及现代表征技术手段 的提高，将有助于从分子水平或微观结构上更好的理解有机表面 活性剂-无机物骨架之间的相互作用 寻找新的模板分子，设计特殊的空间结构，为介孔纳米结构材料 的合成创造新的合成路线 通过对介孔纳米结构材料形貌的控制，制备出不同形状，性质各 异的材料 大力开展介孔纳米结构材料在催化、有机高分子分离、电子器件、 传感器等方面的实际应用。
按照化学组成： 硅基介孔材料
分为纯硅介孔材料和掺杂其他元素的介孔材料 两大类。纯硅介孔分子筛材料包括MCM、SBA、FSM、HMS、MSU等结 构。 包括碳、过渡金属氧化物、磷酸盐以及硫化物。 相对于硅基材料，非硅基介孔材料由于热稳定性较差，焙烧后孔道容易 坍塌，而且比表面积低，空体积较小，合成机制还不够完善，因此目前 对非硅基介孔材料的研究尚不如对硅基介孔材料研究活跃。但由于其组 成的多样性所产生特性，光电以及催化等，在固体催化、光催化、分离、 光致变色材料、电极材料、信息储存等应用领域存在广阔的前景，因此 日益受到人们的关注。
介孔材料的合成与性能研究
介孔材料的合成与性能研究介孔材料是一类具有孔径在2－50纳米范围内的材料。
它们具有高比表面积、调控孔径大小、优异的化学稳定性以及良好的传质特性等优点，因此在催化、吸附、储能等领域有着广泛的应用前景。
本文将介绍介孔材料的合成方法以及其在催化和吸附领域的性能研究。
首先我们来介绍介孔材料的合成方法。
常用的合成方法包括溶胶凝胶法、电化学法、模板法等。
其中，溶胶凝胶法是最常用的合成方法之一。
这种方法首先需要选择合适的无机盐和有机物作为前驱物，通过溶胶聚集和凝胶形成的过程来得到介孔材料。
电化学法则是利用电化学原理，在电极表面形成一层薄膜，然后通过控制薄膜的厚度和孔径大小来合成介孔材料。
模板法则是利用有机或无机模板剂的模板作用，在其周围沉积无机源或有机源，形成介孔结构后，再通过煅烧等方法将模板清除，得到介孔材料。
接下来，让我们关注一下介孔材料在催化领域的应用。
由于介孔材料具有高比表面积和可调控的孔径大小，因此在催化反应中有着广泛的应用。
例如，将介孔材料作为载体，将活性金属纳米颗粒沉积在其表面，可以得到高活性的催化剂。
此外，通过调控介孔材料的孔道尺寸和孔道结构，还可以实现催化反应的选择性。
例如，较大孔径的介孔材料可以用于大分子底物的催化反应，而较小孔径的介孔材料则可以用于选择性催化反应。
除了催化领域，介孔材料在吸附领域也有着广泛的应用。
由于介孔材料具有高比表面积和可调控的孔径大小，因此可以用于气体吸附和溶液吸附等方面。
例如，在环境保护领域，将介孔材料应用于废气处理和水处理等方面可以实现高效的吸附和去除。
此外，在能源储存领域，介孔材料也可以用于储氢、储能等方面。
通过调控介孔材料的孔径大小和孔道结构，可以调节吸附和释放能力，从而实现高效的能量转换和存储。
综上所述，介孔材料具有许多独特的性能，如高比表面积、调控孔径大小、优异的化学稳定性以及良好的传质特性等。
这些性能使得介孔材料在催化和吸附领域有着广泛的应用前景。
进一步的研究和发展将有助于优化介孔材料的合成方法，并深入解析其性能与结构之间的关系，为其在各个领域的应用提供更多可能性。
介孔材料与药物缓释
02
药物缓释技术简介
药物缓释原理及优势
药物缓释原理
通过控制药物释放速率，使药物在体内保持恒定浓度，减少副作用，提高疗效。
药物缓释优势
能够延长药物作用时间，减少服药次数，提高患者依从性；降低药物峰谷浓度波 动，减少不良反应；提高药物生物利用度，降低用药剂量。
常见药物载体类型
脂质体
由磷脂和胆固醇组成的微小球体， 可将药物包裹在内部水相或嵌入 脂质双分子层中，通过静脉注射 等途径给药。
3
药代动力学分析
通过对临床试验中患者血液、尿液等样本的药物 浓度测定，分析介孔材料在人体内的吸收、分布、 代谢和排泄情况。
06
挑战与未来发展趋势
提高载药量和稳定性挑战
增加介孔材料孔容和比表面积
01
通过优化合成方法和条件，制备具有更大孔容和比表面积的介
孔材料，从而提高载药量。
增强介孔材料与药物相互作用
静态释放法
将载药介孔材料置于模拟体液中，定时取样分析药物释放量，以评 价药物释放动力学和缓释效果。
动态释放法
通过模拟体内环境，如温度、pH值、离子强度等变化，动态监测 药物从介孔材料中的释放过程，更真实地反映药物在体内的释放行 为。
对比实验法
将载药介孔材料与其他药物载体进行对比实验，以突出介孔材料在药 物缓释方面的优势。
04
介孔材料在药物缓释中应 用实例
抗癌药物缓释系统
介孔二氧化硅纳米粒子
介孔有机硅材料
具有高比表面积和孔容，可实现抗癌 药物的高效负载和缓释。
通过引入有机基团改善介孔材料的生 物相容性，提高抗癌药物的缓释效果。
介孔碳材料
具有良好的生物相容性和药物吸附性 能，可用于构建抗癌药物缓释系统。
介孔材料
程序升温分析技术（TPD）
催化剂表面酸性的研究； 催化剂吸附物种种类的研究； 催化剂表面性质的研究。
MgO/HMCM-22
固体NMR技术
测定分子筛骨架Si/Al的比； 确定分子筛骨架中的硅、铝排列； 判别不同状态的Al。
红外光谱技术
表征催化剂表面的酸性强弱以及量，而且 可以有效的区分L酸和B酸； 测定表面催化剂的组分；
4.介孔材料的制备方法
• 软膜板法 利用前驱物分子与阳离子、非离子或阴 离子表面活性剂（模板剂）的自组装来形 成介观结构，通过骨架的进一步交联，近 而除去模板剂来得到介孔材料。
合成MCM-41
25g 硅酸钠
(n)SiO2：CTBA：H2O=1:0.2:40
搅拌10min， 粘ห้องสมุดไป่ตู้的透明 凝胶状 引入CTBA 6.4g
多晶X射线衍射：杂原子介孔分子筛合成 分子筛硅铝比的测定； 结晶度的测定。
电镜技术
TEM：（1） 物相鉴别； （2）负载型催化剂中金属的分散度、 金属离子的结构以及烧结。 （3）催化剂制备过程研究中的应用。 （4）催化剂失活、再生研究中的应用
SEM: 观察分子筛的晶体形貌； 催化剂活性组分迁移的研究； 连续观察试样在高温下的烧结行为。
介孔材料
1.介孔材料的定义 介孔材料是指孔径为2.0—50nm的多孔材料。 2.微孔，大孔材料的定义 微孔材料是指孔径为1.0—2.0nm的多孔材料。 大孔材料是指孔径大于50nm的多孔材料。
3.经典的介孔材料有哪些？其孔径为多少？ 气凝胶； 柱状黏土； SBA-15(4.6-30nm)； FDU-12（7-9nm）； MCM-41（1.5-10nm）； 介孔氧化硅泡沫MCF(24-42nm)；
50ml 蒸馏水
介孔材料
有序介孔材料作为光催化剂用于环境污染物的处理是近年研究的热点之一。例如介孔TiO2比纳米TiO2（P25）具有更高的光催化活性，因为介孔结构的高比表面积提高了与有机分子接触，增加了表面吸附的水和羟基，水和羟基可与催化剂表面光激发的空穴反应产生羟基自由基，而羟基自由基是降解有机物的强氧化剂，可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。此外，在有序介孔材料中进行选择性的掺杂可改善其光活性，增加可见光催化降解有机废弃物的效率。
有序介孔薄膜的成功合成于1997年由Brinker等阁率先报道。利用酸性的醇溶液为反应介质和挥发诱导自组装（EISA）工艺可以合成高质量的氧化硅介孔薄膜，这为介孔材料在膜分离与催化、微电子、传感器和光电功能器件等领域的应用开辟了广阔的前景。
1998年Zhao等首次报道利用非离子型的三嵌段共聚物合成了大孔径的SBA-15介孔材料，由于其具有较大的孔径(5-30nm)和壁厚(3.1-6.4nm）使得其热和水热稳定性有了显著提高，从而拓宽了介孔材料的应用范围。目前基于SBA-15介孔材料的研究报道是介孔材料领域中最多的。
有序介孔材料作为多孔材料的分支，其快速发展也来自工业（如石油化工，精细化工）中的实际应用需求。同时，我们还应该看到，由于有序介孔材料的孔道尺寸在 2~50nm 范围，这为制备新型纳米材料和纳米复合材料提供了一个“反应容器”，或叫做“工具”。而 1992 年 M41S 出现时，恰值纳米科技高速发展的时期，其间人们制备出许多纳米尺寸、纳米结构的新材料，典型的如碳纳米管的研究。我想另一方面，正是 20 世纪末，纳米科技的发展带动了有序介孔材料的发展。
有序介孔材料在分离和吸附领域也有独特应用。在温度为20％－80％范围内，有序介孔材料具有可迅速脱附的特性，而且吸附作用控制湿度的范围可由孔径的大小调控。同传统的微孔吸附剂相比，有序介孔材料对氩气、氮气、挥发性烃和低浓度重金属离子等有较高的吸附能力。采用有序介孔材料不需要特殊的吸附剂活化装置，就可回收各种挥发性有机污染物和废液中的铅、汞等重金属离子。而且有序介孔材料可迅速脱附、重复利用的特性使其具有很好的环保经济效益。
介孔材料的传质
介孔材料的传质1. 引言介孔材料是一类具有特定孔径和表面积的材料，其孔径一般在2-50纳米之间。
由于其独特的孔隙结构和大比表面积，介孔材料在传质过程中具有许多独特的性质和应用潜力。
本文将重点介绍介孔材料的传质过程及其在不同领域的应用。
2. 介孔材料的结构和性质介孔材料的结构由孔道和孔壁组成。
孔道是指材料内部的空隙通道，孔壁是指孔道之间的固体区域。
介孔材料的孔径通常在2-50纳米之间，与普通多孔材料相比具有更小的孔径。
此外，介孔材料的比表面积也非常大，一般在100-1000平方米/克之间。
介孔材料的结构和性质决定了其在传质过程中的特殊行为。
首先，介孔材料具有较大的比表面积，这意味着更多的活性表面可与物质接触，从而增强了传质效果。
其次，介孔材料的孔径较小，可以限制大分子的扩散，从而实现对分子尺寸的选择性传质。
此外，由于孔道的存在，介孔材料还具有较好的通透性和低阻力，有利于传质的快速进行。
3. 介孔材料的传质机制介孔材料的传质机制主要包括扩散传质、对流传质和表面反应传质。
3.1 扩散传质扩散传质是指物质通过介孔材料孔道的空隙进行传输的过程。
由于孔径较小，扩散传质在介孔材料中起主导作用。
根据菲克定律，扩散通量与浓度梯度成正比，与孔道大小和形状有关。
介孔材料具有较小的孔径，因此扩散传质的速率较快。
3.2 对流传质对流传质是指物质通过介孔材料孔道的流体流动而进行传输的过程。
对流传质主要受流速、流体粘度和孔道形状等因素的影响。
由于介孔材料具有较好的通透性和低阻力，对流传质在介孔材料中也起到重要作用。
3.3 表面反应传质表面反应传质是指物质在介孔材料表面发生化学反应后进行传输的过程。
介孔材料具有大比表面积，提供了丰富的活性表面，有利于表面反应的发生。
表面反应传质的速率受到反应速率和表面积的影响。
4. 介孔材料的应用由于介孔材料在传质过程中具有独特的性质，因此在许多领域有广泛的应用。
4.1 催化剂载体介孔材料具有较大的比表面积和良好的通透性，是理想的催化剂载体。
介孔材料在催化反应中的应用
介孔材料在催化反应中的应用近年来，介孔材料作为一种新型的纳米材料，在催化反应领域中不断得到应用。
介孔材料具有一定的孔隙大小和可调节的孔道分布，能够提高催化反应的活性和选择性，同时还有良好的稳定性和可再生性。
本文将从介孔材料的基本性质、制备方法、应用领域和发展前景四个方面进行阐述介孔材料在催化反应中的应用。
一、介孔材料的基本性质介孔材料是一种具有大孔径孔道和高孔隙度的材料，其表面积和孔道结构可以调控。
介孔材料具有以下基本性质：1. 宏观稳定性好，耐高温、耐腐蚀。
2. 具有高的孔隙度，可以获得高比表面积，比其他材料的比表面积更大。
3. 孔径范围及其分布可控，包括微孔和介孔。
4. 可以嵌入多个活性位点和催化剂模板。
5. 有多种表面化学性质，可以针对不同的催化反应进行有选择性的化学修饰。
二、介孔材料的制备方法介孔材料的制备方法主要有模板法、后处理法、以及溶胶凝胶法等。
其中模板法是最常用的一种方法，因为该方法可以实现孔径可调控和孔道结构可重复的制备过程，具有较高的可控性和可重复性。
模板法主要包括硬模板法和软模板法，硬模板法是在模板体相存在时直接制备介孔材料，而软模板法则是先制备一个孔径大小与欲得到的介孔材料相似的孔道结构，再加入催化剂原料进行模板催化，得到最终的介孔材料。
三、介孔材料的应用领域介孔材料的应用领域非常广泛，可以用于催化反应、吸附分离和有机合成等。
在催化领域中，介孔材料可以作为催化剂的载体和反应活性中心，以提高反应的活性和选择性。
具体应用如下：1. 分离和纯化：介孔材料的孔道结构对于吸附分离的分子大小和属性的选择性很高，可以用来分离和纯化各种分子、气体和液体等。
2. 催化剂载体：介孔材料可以用作催化剂的载体，在催化反应中稳定性好，在二次重复使用中还可以保持催化活性。
3. 有机合成：介孔材料可以用于在分子中固定基团，实现高效催化的有机合成，对于分子载体催化反应具有很好的应用前景。
四、介孔材料的发展前景介孔材料的研究和开发一直是化学和材料领域的热点，介孔材料在催化反应领域中的广泛应用还有很大的发展前景。
第六章 介孔材料及其制备方法
•3.5.3 模板剂的分类及发展
非表面活性剂为模板剂，合成介孔材料。如丘坤元等首次以有 机小分子2，2- 二羟甲基丙酸、甘油和季戊四醇高比表面积、 孔径均一、窄孔径分布的二氧化钛。 混合物为模板剂制备介孔材料。如上述研究组以p-环糊精和 尿素介孔二氧化硅。 阳离子混合表面活性剂，如戴乐蓉等首次使用CTAB-CnNH2 (n=8，10，12，14，16，18)为模板剂，合成了立方相含钛介 孔分子筛Ti-MCM-48。
• 硅在过渡金属元素中最稳定，其氧化物热稳定性能高， 因此二氧化硅介孔材料是当前研究最多最充分的一种介 孔材料。用其已合成了不同介观结构，如蠕虫状、二维 六方相、三维六方相、立方相、薄层状以及不同形状的 介孔材料，如粉末状、块状、颗粒状、膜状。 • 除硅外的其他过渡金属由于反应活性较高，对化学环境 敏感，合成重现性较低，因而研究相对较少。 • 二氧化钛具有优异的催化性能，尤其是光催化性能，因 而二氧化钛介孔材料或二氧化钛掺杂介孔材料成为研究 热点之一。
• 3.5 介孔材料的制备
• 介孔材料的制备是利用高温热处理或其他物理方法脱除有机模 板剂(表面活性剂)，所留下的空间即构成介孔孔道。合成过程 主要有以下途径：一是水热合成法，二是溶胶-凝胶法。
• 制备介孔材料主要涉及4种物质：
• 无机物种、模板剂、溶剂、溶液离子。 • 无机物种可以是无机（白炭黑、硅酸钠等）也可以是有机（正 硅酸甲酯、正硅酸乙酯等）的； • 模板剂可以是小分子（季胺盐等）也可以是高分子（嵌段聚合 物）的，甚至是生物大分子病毒等； • 溶剂可以是极性较大的水也可以是极性较小的醇及其他溶剂； 溶液离子则是各种水溶性的阴阳离子。
2.1 介孔材料的分类及特性 按照结构的有序性，可分为:
有序介孔材料：孔型可分为三类：定向排列的柱形 （通道）孔、平行排列的层状孔和三维规则排列的多 面体孔（三维相互连通）。
介孔材料专题教育课件
主要内容
• 合成机理 • 介孔氧化硅 • 合成策略 • 介孔材料构成旳扩展 • 形貌控制 • 应用研究进展
常见多孔材料旳孔分布
常见多孔材料旳孔分布比较
有序介孔材料 (Ordered Mesoporous)
M41S系列介孔材料构造简图
优点
具有高度有序旳孔道构造 孔径呈单一分布，调控（1.3－30 nm） 具有不同旳构造、孔壁（骨架）构成和性质 经过优化合成或后处理，可具有很好旳稳定性 无机组分旳多样性； 高比表面，高孔隙率； 颗粒可能具有规则外形，具有不同形体外貌 在微构造上, 介孔材料旳孔壁为无定形 广泛旳应用前景, 大分子催化、生物过程等。
缩写 CnTMA CTA， C16TMA CTAB， C16TMABr CTAC， C16TMACl Cn-s-n
Cn-s-1
CnTEA CnEOx TEOS TMOS
名称 正硅酸丙酯 正硅酸丁酯
缩写 TPOS TBOS
OCH2CH2
EO
OCH2CH2CH2
PO
EO20PO70EO20
P123
EO26PO39EO26
Mg、Al、Ga、Mn等氧化物(层状)、氧化铝 (六方)、氧化镓 (六方)、氧化钛(六方)、 氧化锡(六方)
氧化锌(层状)、氧化铝
HMS (接近六方)
MSU-X (接近六方)、氧化物（Ti，Al，Zr，Sn 六方）
SBA-15 (六方)
N0F-I+
氧化硅(六方)
• 具有金属旳氧化硅(六方、立
(S0Mn+)I0
– 当ＩＩ＞ＯＯ时，此时控制反应温度、缩短反应 时间等，使无机物种旳缩聚反应处于动力学不利 旳状态下进行以减小无机物种对产物构造旳影响， 使ＯＩ界面作用控制整个合成过程中旳相转变， 产物中旳有机物依托凡德华力结合后被包藏在产 物旳笼或孔道构造中，此时即为微孔分子筛旳合 成。
介孔材料
介孔材料及制备方法1、引言介孔材料（mesoporous materials ）是20世纪发展起来的新型材料，其孔径一般在1.5—50nm 。
介孔材料由于其独特的孔状有序结构、大的比表面积和大的孔体积使其在催化、传感器、分离技术等各个领域都有很好的应用前景。
1992年Mobil 公司的Beck 等以季铵盐阳离子表面活性剂形成的溶致液晶作“软模板”，通过水热反应合成了高度有序的介孔硅（1.5-10nm ）分子筛MCM-41，其形成过程如图1所示。
并把它们研究小组的成果发表在了国际著名杂志Nature 上，从此拉开了了利用“模板”法合成介孔材料的序幕。
至今已经制备了不同结构的介孔材料包括二维六方结构（空间群为p 6mm ）、三维六方结构（空间群为P 63/mmc ）、三维立方结构（空间群为m Pm 3，n Pm 3,m Fd 3,m Fm 3,m 3Im ）和双连续立方结构（空间群为d Ia 3）等；材料的化学成分主要有硅、碳、聚合物、金属氧化物、金属硫化物、金属氮化物和金属等[1]。
图1 MCM-41的两种形成机理2、制备方法目前主要有表面活性剂和前躯体的协同作用自组织（Cooperative Self-Assembly ）和液晶模板（Liquid-Crystal ）两种“软模板”方法用于介孔材料的制备，最近又发展了纳米铸造（nanocasting ）“硬模板”技术用于金属氧化物和氮化物等介孔材料的制备[5,6]。
2.1 表面活性剂一般用于介孔材料制备的表面活性剂有阳离子表面活性剂、阴离子表面活性剂和非离子表面活性剂。
阳离子表面活性剂主要使用的有C n H 2n+1N(CH 3)3(n=8-22)包括经常使用的十六烷基三甲基溴化铵（CTAB ），Gemini surfactants, bolaform surfactants, multiheadgroup surfactants 和最近发展起来的fluorinated surfactants 。
介孔材料的概念
介孔材料的概念
介孔材料（mesoporous materials）是一种具有中等孔径（2-50纳米）的材料，是一类新兴的纳米材料之一。
它是由大量的微米或纳米级别的孔洞组成，具有大表面积、高孔隙度和良好的化学性质，因此具有广泛的应用前景。
介孔材料包括多种类型，如有序介孔材料、非有序介孔材料、层状介孔材料、纳米光学介孔材料等。
其中，有序介孔材料是最具代表性的一类，其孔道排列有序，呈现出典型的六方密堆结构，具有高度可控性和规律性，广泛用于分离、催化、储能等领域。
介孔材料的制备有多种方法，如溶胶-凝胶法、水热法、直接合成法、电化学法等，其中溶胶-凝胶法是最常用的制备方法之一。
在这个方法中，通过控制前驱体的成分和比例，再在酸性或碱性的条件下组装自组装的胶体微粒，形成介孔结构。
此外，还可以通过模板法、碳化法等方法制备介孔材料。
介孔材料具有很多优良性质，例如大比表面积、高孔隙度、规则孔道结构、均匀分布孔道等。
这些性质使得介孔材料被广泛应用于多个领域。
例如，介孔材料在催化领域具有非常重要的应用前景，例如在高效催化剂的制备、环保催化剂的研发等方面；在吸附和分离领域，也可以使用介孔材料进行气体、液体等成分的分离，净化和提纯；在能源储存方面，也可以使用介孔材料作为电极材料，在电池、电容器等领域应用等。
总之，介孔材料的制备方法和应用领域，正在被越来越多的科研人员所关注，相信在不远的将来，介孔材料将会成为材料科学领域的研究热点之一。
介孔材料制备
介孔材料制备介孔材料是一类具有特殊孔径大小在2-50nm之间的材料，具有大孔容、高比表面积和丰富的表面官能团，因其在催化、吸附、分离和药物释放等领域具有重要应用价值而备受关注。
介孔材料的制备方法多种多样，包括溶胶-凝胶法、水热法、模板法、硫酸铝法等。
本文将介绍介孔材料制备的一般步骤和常用方法，并对其特性和应用进行简要介绍。
1. 溶胶-凝胶法。
溶胶-凝胶法是一种常用的介孔材料制备方法，其步骤主要包括溶胶制备、凝胶形成和干燥三个阶段。
溶胶通常由一种或多种金属盐和有机物组成，通过溶解、水解和缩合反应形成胶体颗粒。
在凝胶形成阶段，通过控制溶胶的pH值、温度和添加剂等条件来实现凝胶的形成。
最后，通过适当的干燥方法得到介孔材料。
溶胶-凝胶法制备的介孔材料具有孔径分布窄、比表面积高等特点，适用于催化剂和吸附剂的制备。
2. 水热法。
水热法是利用高温高压的水热条件来合成介孔材料的方法。
在水热条件下，金属盐和有机物可以在短时间内形成颗粒状的凝胶，并在高温高压的条件下形成介孔结构。
水热法制备的介孔材料具有孔径可调、结晶度高的特点，适用于催化剂和分离材料的制备。
3. 模板法。
模板法是利用介孔材料的模板来合成介孔材料的方法。
常用的模板包括有机聚合物、胶体颗粒和天然生物体等。
在模板法中，通过模板的选择和控制来实现介孔材料的孔径和结构调控。
模板法制备的介孔材料具有孔径可调、结构多样的特点，适用于药物释放和分离材料的制备。
4. 硫酸铝法。
硫酸铝法是利用硫酸铝和有机物在溶剂中形成凝胶，再经过干燥和焙烧得到介孔材料的方法。
硫酸铝法制备的介孔材料具有孔径可调、酸碱性能好的特点，适用于催化剂和吸附剂的制备。
总结。
介孔材料的制备方法多种多样，每种方法都有其特点和适用范围。
在选择制备方法时，需要根据所需的介孔材料特性和应用来进行选择。
未来，随着介孔材料制备技术的不断发展和完善，介孔材料将在更多领域展现出其重要的应用价值。
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有序介孔材料有序介孔材料是上世纪90年代迅速兴起的新型纳米结构材料，它一诞生就得到国际物理学、化学与材料学界的高度重视，并迅速发展成为跨学科的研究热点之一。
有序介孔材料虽然目前尚未获得大规模的工业化应用，但它所具有的孔道大小均匀、排列有序、孔径可在2－50nm范围内连续调节等特性，使其在分离提纯、生物材料、催化、新型组装材料等方面有着巨大的应用潜力。
化工领域有序介孔材料具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，可以处理较大的分子或基团，是很好的择形催化剂。
特别是在催化有大体积分子参加的反应中，有序介孔材料显示出优于沸石分子筛的催化活性。
因此，有序介孔材料的使用为重油、渣油等催化裂化开辟了新天地。
有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时，能够改善固体酸催化剂上的结炭，提高产物的扩散速度，转化率可达90％，产物的选择性达100％。
除了直接酸催化作用外，还可在有序介孔材料骨架中掺杂具有氧化还原能力的过渡元素、稀土元素或者负载氧化还原催化剂制造接枝材料。
这种接枝材料具有更高的催化活性和择形性，这也是目前开发介孔分子筛催化剂最活跃的领域。
有序介孔材料由于孔径尺寸大，还可应用于高分子合成领域，特别是聚合反应的纳米反应器。
由于孔内聚合在一定程度上减少了双基终止的机会，延长了自由基的寿命，而且有序介孔材料孔道内聚合得到的聚合物的分子量分布也比相应条件下一般的自由基聚合窄，通过改变单体和引发剂的量可以控制聚合物的分子量。
并且可以在聚合反应器的骨架中键入或者引入活性中心，加快反应进程，提高产率。
生物医药领域一般生物大分子如蛋白质、酶、核酸等，当它们的分子质量大约在1～100万之间时尺寸小于10nm，相对分子质量在1000万左右的病毒其尺寸在30nm左右。
有序介孔材料的孔径可在2－50nm范围内连续调节和无生理毒性的特点使其非常适用于酶、蛋白质等的固定和分离。
实验发现，葡萄糖、麦芽糖等合成的有序介孔材料既可成功的将酶固化，又可抑制酶的泄漏，并且这种酶固定化的方法可以很好地保留酶的活性。
生物芯片的出现是近年来高新技术领域中极具时代特征的重大进展，是物理学、微电子学与分子生物学综合交叉形成的高新技术。
有序介孔材料的出现使这一技术实现了突破性进展，在不同的有序介孔材料基片上能形成连续的结合牢固的膜材料，这些膜可直接进行细胞/DNA的分离，以用于构建微芯片实验室。
药物的直接包埋和控释也是有序介孔材料很好的应用领域。
有序介孔材料具有很大的比表面积和比孔容，可以在材料的孔道里载上卟啉、吡啶，或者固定包埋蛋白等生物药物，通过对官能团修饰控释药物，提高药效的持久性。
利用生物导向作用，可以有效、准确地击中靶子如癌细胞和病变部位，充分发挥药物的疗效。
环境和能源领域有序介孔材料作为光催化剂用于环境污染物的处理是近年研究的热点之一。
例如介孔TiO2比纳米TiO2（P25）具有更高的光催化活性，因为介孔结构的高比表面积提高了与有机分子接触，增加了表面吸附的水和羟基，水和羟基可与催化剂表面光激发的空穴反应产生羟基自由基，而羟基自由基是降解有机物的强氧化剂，可以把许多难降解的有机物氧化为CO2和水等无机物。
此外，在有序介孔材料中进行选择性的掺杂可改善其光活性，增加可见光催化降解有机废弃物的效率。
目前生活用水广泛应用的氯消毒工艺虽然杀死了各种病菌，但又产生了三氯甲烷、四氯化碳、氯乙酸等一系列有毒有机物，其严重的“三致”效应（致癌、致畸形、致突变）已引起了国际科学界和医学界的普遍关注。
通过在有序介孔材料的孔道内壁上接校γ－氯丙基三乙氧基硅烷，得到功能化的介孔分子筛CPS －HMS，该功能性介孔分子筛去除水中微量的三氯甲烷等效果显著，去除率高达97％。
经其处理过的水体中三氯甲烷等浓度低于国标，甚至低于饮用水标准。
有序介孔材料在分离和吸附领域也有独特应用。
在温度为20％－80％范围内，有序介孔材料具有可迅速脱附的特性，而且吸附作用控制湿度的范围可由孔径的大小调控。
同传统的微孔吸附剂相比，有序介孔材料对氩气、氮气、挥发性烃和低浓度重金属离子等有较高的吸附能力。
采用有序介孔材料不需要特殊的吸附剂活化装置，就可回收各种挥发性有机污染物和废液中的铅、汞等重金属离子。
而且有序介孔材料可迅速脱附、重复利用的特性使其具有很好的环保经济效益。
有序介孔材料具有宽敞的孔道，可以在其孔道中原位制造出合碳或Pd等储能材料，增加这些储能材料的易处理性和表面积，使能量缓慢地释放出来，达到传递储能的效果。
目前在国内已有北京化工大学、复旦大学、吉林大学、中国科学院等多家科研机构和单位从事有序介孔材料的研究开发工作。
可以相信，随着研究工作的进一步深入，有序介孔材料像沸石分子筛那样作为普通多孔性材料应用于工业已不遥远。
《多孔材料历史图一介孔材料。
图片来自赵东元小组工作（一）多孔材料简介多孔材料，顾名思义，就是有很多孔的材料；不仅要外面有孔，里面也要有孔，这样才名副其实。
一般呢，这孔的物理结构有三种：（1）里面的孔全部被封住了，孔与孔之间是实心儿的固体隔开，无法通过普通的物理方法测得其内部构造和pore volume（比如说，常用的氮气表面吸附法）。
但是可以用有穿透力的工具搞定，比如说，投射电镜（TEM）和X射线衍射/散射(Small-angle X-ray scattering or X-ray diffraction）。
（2）里面的孔被“半封住”。
也就是说，相邻的孔之间的固体墙壁内部，藏有狭小的通道。
分子可以经过这些小管子在孔之间窜来窜去，但是比较费劲：没办法，路太窄，分子们太肥。
小一点的分子呢，勉强可以来回跑；稍微大一点儿的呢，进去了就出不来了，卡在里面了；再大一些的呢，干脆就进不去了，只是在多孔材料颗粒外面绕一圈儿。
当然，相对于不同尺度的分子，这个限制是不一样的。
（3）孔与孔之间是很宽敞的通道，于是分子可以在整个多孔材料颗粒内部自由流通；同时颗粒内外，对于一定尺寸的分子而言，都是accessile的。
不过，如果一个分子一旦闯进多孔材料颗粒这个大迷宫，一般而言都要费一番周折，在里面绕腾绕腾才能出来。
上面废话了这么多，要说明一个什么问题呢？呵呵～～不同的孔的结构，会适合不同的应用场合。
比如说，工业上广泛应用的异相催化剂，一般都是放在一些多孔材料制成的载体上的。
为什么是多孔材料呢？因为它们有很大的表面积，这样有催化活性的颗粒（有很多都很昂贵）就可以被尽可能得分散在载体表面，从而提高活性。
在这种情况下，第三种孔结构是非常合适的。
工业上大量采用的，有便宜的活性炭和silica。
可是，还有一种情况，那就是在石油工业中，往往需要碳链长度在一定范围的烷烃，来组成不同用途的燃料，比如说汽油，煤油，柴油，重油，石蜡等。
还有就是支链的烷烃和取代苯环这些有很高辛烷值的组分。
怎么办呢？除了选择合适的催化裂解/重整催化剂外，人们还发现，有一种奇妙结构的物质，可以“筛选”出想要的组分。
对了！大家也许想到了，这就是大名鼎鼎的分子筛，又叫沸石,molecular sieve,或者是zeolite。
因为zeolite的孔径一般只有不到一个纳米，正好和有些分子的尺度相仿，因此，它具有很好的选择性。
这个zeolite呢，就属于上面提到的第二种孔。
前言：刚才用高压锅煮了一大锅绿豆大米汤，发现做饭和做实验还真挺象的啊。
－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－－好，言规正传。
在前面的（一）中，俺忽悠了一下这个孔的结构。
现在具体来白活白活多孔材料的尺度分类。
根据IUPAC的标准，多孔材料按照其孔径划分为三类：（1）这个“阿一”呢，是孔径小于2个纳米的，被称为是微孔(microporous)。
我们常见的微孔材料，有大名鼎鼎的分子筛(molecular sieve, zeolite）还有活性炭。
他们的共同特征是具有超大的表面积，一般可达2000－3000 m2/g（BET 法测得。
有高人可能会讲：BET测微孔材料表面积不准确！对！不过大家都这么测，所以为了统一标准和可比较，就都这么搞）而且孔与孔之间高度联通。
这就使得它们成为非常吸引人的催化剂载体和吸附材料。
（记得以前听说过什么“纳米冰箱”和“纳米防臭鞋垫”。
不知道是不是利用活性炭来吸附异味呢？哪位知道的请给科普一下）图二微孔硅酸钛ETS-10, 介孔硅SBA-1 and 大孔硅藻土。
图片来自于/groups/cnm/（2）这个“阿二”呢，是孔径在2到50纳米之间的，称为中孔或介孔(mesoporous)。
目前已经商业化的介孔材料好像还不多。
当然，有些经过特殊处理过的活性炭也具有很高的mesoporosity。
由于介孔材料的孔径大于分子筛，因此可以允许一些大的分子通过，比如蛋白质等。
这就使介孔材料较之微孔材料有了更广的应用范围。
此外，通过表面修饰(surface functionalization)，介孔物质可以被扩展成为种类繁多的功能形材料。
由于孔径在几个纳米甚至更大的尺度，表面修饰引入的官能团不会阻塞颗粒的多孔表面（与zeolite比较）。
当孔径分布可控时，介孔催化剂还具有了象zeolite一样的选择性。
（3）这个“阿三”呢？（“阿三”？听起来有点耳熟啊。
），时孔径大于50纳米的多孔材料，一般成为“大孔”（有称“超孔”的吗？）。
常见的大孔材料是－－－海绵，树干，骨骼等。
因为孔太大了，有的甚至达到微米和毫米量级，所以分子和溶液等可以在大孔颗粒内部更为自由的穿梭，使得扩散效应对反应速度的影响降至很低的程度。
可见，这三种孔结构各有各的优势。
因此，人们很自然得想到了制备复合孔结构－－－至少包括两种，来让它们优势互补。
先驱－－介孔硅在前面提到过，介孔是指孔径在2－50纳米之间孔。
至于“介孔”这个名称的由来，我想是介于“微孔”和“大孔”之间吧。
它的另外一个名字就是“中孔”。
恩，，在两者中间，一个意思。
至于最早合成出介孔材料者，目前国际上公认的和推崇的，是Mobil group在1992年发表在JACS上的，用基于溶胶－凝胶过程的自组装法制备的mesostructured silicates －－－M41S。
其基本过程包括：一种silica precursor，tetraethylorthosilicate (TEOS)的在碱性条件下的水解（也可以用硅酸钠做precursor），生成带负电荷的silicate nanocluster，然后与带正电荷的表面活性剂分子（也被更广泛的称作structure-directing agent，就如tetramethyammonium hydroxide和tetrapropyl hydroxide等用于zeolite Y和ZSM－5的合成中）形成的胶束经由静电作用聚合成复合胶束；复合胶束彼此之间再自组装成mesostructure。