有序介孔材料
有序介孔材料的发展和面临的挑战
有序介孔材料的发展和面临的挑战霍启升吉林大学无机合成与制备化学国家重点实验室，中国吉林长春，邮编：130012E-mail: huoqisheng@摘要简要介绍有序介孔材料的发现和发展历史，讨论合成、结构、应用等方面所面临的挑战。
有序介孔材料有序介孔材料是指孔道规则且有序排列的介孔材料，早在1971年介孔材料的合成工作就已开始，日本的科学家们在1990年之前也已通过层状硅酸盐在表面活性剂存在下转化开始介孔材料合成，1992年Mobil的报导才引起人们的广泛注意，并被认为是介孔材料合成的真正开始。
Mobil 使用表面活性剂作为模板剂，合成了M41S 系列介孔材料，包括MCM-41（六方相）、MCM-48（立方相）和MCM-50（层状结构）。
经过近二十年的全球性科学家的团结努力和辛苦工作，介孔材料的研究工作发展极快，并且成效显著，涉及到合成、结构、性质、应用等各个方面，参与研究的科学家专业分布极其广泛，介孔材料研究是近年来少有的受人瞩目且快速发展的研究领域。
有序介孔材料的优势有序介孔材料的优势在于材料的独特的介孔结构（均一孔道尺寸及形状、高比表面、大孔体积）和合成过程简单，合成可重复，原料价格低廉，容易直接合成各类等级的可控结构，如薄膜、粉末、块体、微球、纤维、纳米级材料、各种微观形貌。
介孔材料的组成容易多样化，易掺杂。
尤其是二氧化硅基材料，表面羟基反应活性高，容易用各种有机基团修饰。
合成化学与结构及性质的研究起初介孔材料的合成化学的研究以介孔二氧化硅材料为主，后来被开展到其它组成。
合成机理的研究也是以二氧化硅体系为主要对象，根据不同的合成条件及体系，主要生成机理包括：从层状结构的转化、无机－有机静电作用、表面活性剂分子堆积参数的主导作用的协同自组装、真正液晶模板。
在上述机理的指导下，介孔材料合成工作迅速展开。
材料组成从硅酸盐系列扩展到非硅酸盐无机系列，后来又到有机－无机杂化材料、有机材料、碳材料。
功能无机材料课件 有序介孔材料
2
对一给定骨架结构 的材料，优化其合 成过程，开发新的 合成体系和路线。
3
有序介孔材料的广 泛应用，对其微粒 形貌提出了要求， 因此微粒形貌的控 制是近年来研究的 热点之一。
Kresge C T,et al.Nature, 1992, 359: 710-712 徐丽 等，分析化学，2005，32（3）：374—380
介孔材料出现与分类
按照介孔是否有序： 无定形(无序)介孔材料 孔径范围较大，孔道形状不规则，如普通的SiO2气 凝胶、微晶玻璃等。 有序介孔材料 以表面活性剂形成的超分子结构为模板，利用溶胶-凝胶 工艺，通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约 在2~50nm，孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料。有序介孔材 料是20世纪90年代初迅速兴起的一类新型纳米结构材料，它利用有机分 子表面活性剂作为模板剂，与无机源进行界面反应，以某种协同或自组 装方式形成由无机离子聚集体包裹的规则有序的胶束组装体，通过煅烧 或萃取方式除去有机物质后，保留下无机骨架，从而形成多孔的纳米结 构材料，在催化、吸附、分离及光、电、磁等许多领域有着潜在的应用 价值。
新进展
• 介孔材料合成在以下几个方面发展较快： 对生成机理的理解； 新的合成路线； 取代的硅酸盐材料和非硅材料合成； 各种形体的直接合成； 潜在的应用研究，特备是催化方面。
介孔和大孔材料的孔径控制： 主要合成方法
• 现在有许多合成方法可被用来合成界孔材料和大孔材料，如按产物的孔直径 分类，主要有以下几种： 2～５nm，使用不同链长的表面活性剂作模板剂； 2 ～7nm，高温合成；
生成机理
• 为了解释MCM-41的合成机理，Mobil最早提出了液晶模 板（LCT）机理。 这个机理认为表面活性剂生成的液晶作为形成 MCM-41结构的模板剂。表面活性剂的液晶相是（1） 在加入无机反应物之前，或是（2）在加入无机反应 物之后形成。
有序介孔材料在分离科学中的应用
T ransition metal ox ides 氧化铌( niobium oxide) , 氧化钽( tantalum o xide)
非硅
磷酸盐: 磷酸钛( titanium ox o phophate) , 磷酸铝( aluminophophate) , Phophate磷酸锆( zirconium pho phate)
有序介孔材料由于具有大的比表面积、均一可调的介孔孔径、均一的传质、高的吸附容量等特性而 作为吸附剂和色谱填料逐渐应用于分离科学。例如, 根据蛋白质电荷和尺寸大小不同, SBA- 15( Santa Barbara No. 15) 可分离纯化蛋白质[ 3] ; 功能化的 MCM ( t he mobile com posit ion mat erial) 和 SBA( Santa Barbara) 型有序介孔材料用于环境水的净化, 能够成功的分离出重金属[ 4] 和有毒阴离子[ 5] 。
纯硅: M CM , SBA, M SU- n
S il ica
掺杂: Al, T i, V, M n, F e, B, Cu, Co, Ga, Zn, Cd
Dop ed
有机分子修饰 :
硅基 Silica based 改性
Or ganic molecular :
m od if ied
M odified
( 2) 对一给定骨架结构的材料, 优化其合成过程, 开发新的合成体系和路线。有序介孔材料的合成 是利用表面活性剂作为模板剂, 与无机源进行界面反应, 以某种协同或自组装方式形成由无机离子聚集 体包裹的规则有序的胶束组装体, 通过适当方式除去模板剂后, 保留无机骨架, 从而形成多孔的纳米结 构材料。使用不同的表面活性剂, 由于合成机理不一样, 将得到不同结构的产物[ 11~ 14] 。随着合成方法 的发展, 聚合物胶乳小球[ 15] 、细菌[ 16] 、嵌段聚合物[ 17] 、纳米微粒[ 18] 及蛋白质[ 19] 等非表面活性剂作为模 板剂也用来制备有序介孔材料。同时, 由于单一表面活性剂所表现出的结构导向功能各有优缺点, 混合 体系应用于有序介孔材料的合成也得到了重视[ 20, 21] 。
有机介孔硅
的条件下形成溶致液晶超分子模板剂。另一种是协同作用机理,这种机理的核心是
认为超分子模板剂的形成是在加入无机反应物之后,无机离子加入后与表面活性剂 协同相互作用,最终自组装形成超分子液晶相模板剂。
液晶模板机理示意图
协同作用机理示意图
首先，表面活性剂分子形成胶束，之后低聚态阴离子硅物种与阳离子表
面活性剂在界面区通过离子交换的作用方式进行多齿配位，在硅物种聚合的 过程中，电荷密度相匹配，进而按六方堆积的方式排列形成介孔结构。
加入F127的硅颗粒比较大，没加F127的 颗粒较小 两者都是有序的介孔结构
TEOS水解形成带负电荷的硅酸盐，阳离子表面活 性剂形成液晶胶束，通过离子互相作用形成它们 的复合物，F127作为非离子表面活性剂在周围分 布阻止其继续生长。
通常有序介孔碳材料的制备包括硬模板法和软模板法 硬模板法：要求构成模板的材料本身为介孔材料，与碳前躯 体之间的互相作用力较小 软模板法：有机大分子（表面活性剂等）与碳前躯体有较大 的作用力
软模板法作用机理：有液晶模板机理（LCT）和协同组装机理 （CFM）共同解释 液晶模板机理：根据合成物与表面活性剂形成的液晶相之间 有类似的空间对称性 协同组装机理：体现有机相和无机相之间的互相作用，胶束 形成液晶相加速无机物种的缩聚过程
有序介孔有机硅（PMOs）
合成示意图
有序介孔有机硅的合成是通过桥联聚倍半硅氧烷经过水解缩聚完成的。 倍半硅氧烷是指一个硅对应一个半的氧，它反映着一种理论化学计量学，
即所有同一个硅原子连接的三个硅羟基（-SiOH)缩合形成Si-O-Si键时，每
一个氧原子则由两个硅原子共享。
PMOs的优点
①有机基团可以均勾的分散在孔壁内部和孔壁的表面。 ②双硅烷化有机前驱体的选择范围广，并且它们具有很高的自组装能力，因此在 有序介孔有机硅的合成过程中，可以将不同的有机基团引入介孔材料中，同时有 序的结构不会被破坏。
有序介孔材料在催化剂中的应用
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％ 有序介孔材料在分离和吸附领域应用
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。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
有序介孔材料在催化剂中的应用
一. 多孔材料介绍及分类
二.有序介孔材料的发展
三.有序介孔材料的性能优势
目
录
四.有序介孔催化剂的合成方法
五.有序介孔催化剂的应用
六. 有序介孔材料发展趋势
一.多孔材料
多孔材料是一种由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的 材料，孔洞的边界或表面由支柱或平板构成。多孔材料在 工业中用作催化剂和催化剂载体材料
介孔碳是一类新型的非硅基介孔材料， 2nm<孔径<50nm,具有巨大的比表面积
和孔体积，非常有望在催化剂载体、
储氢材料、电极材料等方面得到重
要应用，因此受到人们的高度重视
有序介孔碳材料CMK-03
2.生物医药领域
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
多孔材料分类[1] • 微孔：孔径小于2nm • 介：孔径在2~50nm之间 • 大孔：孔径大于50nm
多孔材料
二.有序介孔材料的发展
微孔材料中最出名的一类为分子筛
，仍然涉及到大分子反应物时，必须 使分子筛扩孔，此时介孔材料成为最 佳选择。 有序介孔材料的提出
1969年一部专利文献中首次提出有序介孔材料的合成，是以表面活性 剂形成的超分子结构为模板，组装成孔径在 2~30nm 之间孔径分布 窄且有规则孔道结构的无机多孔材料。
有序介孔分子筛材料
有序介孔分子筛材料
有序介孔分子筛材料是一种具有有序介孔结构的分子筛材料。
它们具有较高的比表面积和孔体积，能够提供更大的表面反应活性区域和更好的质量传递性能。
这些材料具有均匀的孔道尺寸和分布，能够控制分子的扩散和吸附行为，因此具有重要的应用潜力。
有序介孔分子筛材料通常基于柱状硅酸盐结构，通过模板剂方法制备。
在合成过程中，有机表面活性剂被用作模板剂，调控孔道的尺寸和形貌。
合成后，利用高温烧结等方式去除模板剂，得到有序介孔结构。
有序介孔分子筛材料在催化、吸附、分离等领域具有广泛应用。
例如，它们可以用于催化剂的负载，增加活性组分的分散度和接触程度，提高催化反应的效率。
此外，它们还可以用于分子吸附和分离过程中的分子筛材料，由于其较大的孔道尺寸，在分离和富集目标物质时具有较好的选择性和效率。
总之，有序介孔分子筛材料是一类重要的纳米材料，具有广泛的应用前景。
它们通过控制孔道结构和尺寸，能够优化催化、吸附和分离等过程，为相关领域的研究和应用提供了新的机会。
有序介孔材料的制备及其应用研究
有序介孔材料的制备及其应用研究近年来，有序介孔材料已经受到了广泛的关注，由于其独特的结构和性质，它可以用于许多应用，例如催化反应、污染物的捕集和分离，分子筛、吸附剂，纳米催化剂等。
有序介孔材料具有优异的表面积、空体积、比表面积等优异性质，在催化领域具有广泛的应用前景。
本文将以“有序介孔材料的制备及其应用研究”为主题，综述有序介孔材料的制备方法以及应用研究。
一、有序介孔材料的制备方法有序介孔材料主要是通过改变溶液的组成、配比和温度等条件来调节其表面形貌以及孔径的大小。
它的制备方法主要有包覆沉积法、溶剂脱附法、催化法、热处理法等。
1、包覆沉积法包覆沉积法是一种沉积对有序介孔材料的表面形态和孔径的控制方法，利用有机溶剂和有机物的混合漆，通过改变粒度大小，温度和湿度等条件来控制孔径大小，并利用包裹溶解原分子的能力来控制表面形态。
2、溶剂脱附法溶剂脱附法是一种分离类似有序介孔材料结构的方法，对具有不同孔道结构的材料，利用其对溶剂的吸收特性，使其具有不同的表面形态和孔径大小。
3、催化法催化法是利用催化剂、活性剂改变材料组成，以形成有序介孔结构的方法。
通过改变活性剂的浓度、分子量以及在反应中配位和参与反应的物质等条件，可以制备出不同形状、大小的有序介孔材料。
4、热处理法热处理法是改变溶液中物质组成来形成有序介孔材料的方法。
通过调节温度和pH值，以及添加不同类型的抗剂来调节溶液的性质，从而形成具有空体率和比表面积的有序介孔材料。
二、有序介孔材料的应用研究有序介孔材料具有优异的表面积、空体积、比表面积等性质，近年来已经被用于许多应用领域，有序介孔材料是大孔吸附剂中使用最广泛的一类，它们可以用于吸收和分离污染物，如：镍、硒、多氯联苯等。
另外，它也可以用于催化反应，例如燃料电池中的氢气转化，生物柴油及其他脂肪酸类化合物的制备以及氧化反应等。
另外，有序介孔材料还可以用于纳米催化剂的制备，它可以加速化学反应，具有高效能、高可靠性、稳定性良好等优点，近年来也已经被广泛地应用到来纳米分子机器、能源转换等领域。
有序介孔材料的研究
appliquer—¿有序介孔材料的应用？
介孔材料的应用：
(2)电化学能量储存与转化。该应 用主要涉及介孔碳材料，介孔碳 材料可直接作为超级电容器或锂 离子电池等的电极材料。拼介孔 碳材料具有高比表面积的同时， 具有更大的孔径，可以明显促进 电解质离子的传输，从而促进双 电层在其界面快速形成，提高器 件的功率性能。特别是在大电流 充放电情况下，大的介孔孔径对 电解质离子的快速迁移具有更加 明显的优势，能提高电极材料性 能的稳定性。 (3)催化。人们最初研究介孔 分子筛就是为了克服传统沸 石分子筛对大分子传输的限 制，从而开发石油裂化的新 型催化剂。在介孔材料中引 入一定的催化活性组分，可 以得到多种针对不同反应类 型的良好催化剂材料。
Bref—¿什么是有序介孔材料？
多孔材料的分类：
孔径小于2nm
大孔材料
介孔材料
微孔 材料
孔径在2~50nm之间
孔径大于50nm
Bref—¿什么是有序介孔材料？
有序介孔材料的定义：
介孔孔径均一可调
比表面积大
颗粒外形丰富多彩
介孔材料
内表面易于修饰
有序介孔材料是以表面活性剂分子聚集体为 骨架结构稳定， 特性 模板，利用溶胶凝胶工艺，通过有机物和无机物 易于掺杂其他组 之间的界面作用组装生成的孔道规则、孔径介于 分 2-50nm的空间呈规则排列的多孔材料。 其特点在于，孔径上介于微孔（<2nm） 和大孔（>50nm)，孔道规则异于无序介孔材料
2.有序介孔材料的发展
3.有序介孔催化剂的合成
4.有ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ介孔催化剂的应用
Bref—¿为什么研究有序介孔材料？
化工生产约有80％~85％的过程使 用催化剂，催化剂是化工技术的核心。 依据绿色化学理念，在气相或液相反应 中使用固体催化剂，可以克服均相催化 剂的诸多缺点。将酸碱，金属或金属氧 化物以及有机官能团等固载在催化剂载 体上是非常可行的方法。 有序介孔材料是上世纪九十年代提 出并发展起来的一类先进材料，有巨大 的潜在应用价值，引起了学者的广泛关 注。经过近三十年的发展，介孔材料的 种类、合成方法、合成机理和应用等方 面的研究已经取得了长足的进展，为介 孔材料的应用和更深一步的研究奠定了 良好的基础。但是介孔材料的功能化和 实际应用依旧存在很多困难，有待人们 付出更多努力研究。
有序介孔材料的合成与应用研究进展
有序介孔材料的合成与应用研究进展引言有序介孔材料是一类具有高度有序孔道结构的材料，具有较大的比表面积和孔容，广泛应用于吸附、催化、分离等领域。
本文将介绍有序介孔材料的合成方法以及在不同领域的应用研究进展。
一、有序介孔材料的合成方法1. 模板法模板法是制备有序介孔材料最常用的方法之一。
通过选择不同的模板剂，可以控制材料的孔径和孔道结构。
常用的模板剂包括硬模板剂和软模板剂。
硬模板剂通常是一些具有有序孔道结构的材料，如介孔二氧化硅、氧化铝等。
而软模板剂则是一些具有高度可调性的有机分子，如阴离子表面活性剂、聚合物等。
模板法的优点是合成过程简单，但模板的去除工艺较为复杂。
2. 溶胶-凝胶法溶胶-凝胶法是一种常用的无模板法制备有序介孔材料的方法。
该方法通过溶胶的凝胶过程形成介孔结构。
溶胶通常是由一种或多种无机物和有机物组成的溶液，凝胶过程中，溶胶中的成分在凝胶剂的作用下形成固态材料。
溶胶-凝胶法的优点是制备过程简单，可以制备出各种形状的材料。
3. 硬模板转化法硬模板转化法是一种通过模板剂的转化制备有序介孔材料的方法。
首先，选择一个具有有序孔道结构的硬模板剂，然后通过模板剂的转化过程，使其转化为无机材料。
硬模板转化法的优点是可以制备出具有复杂孔道结构的材料。
二、有序介孔材料在吸附领域的应用1. 气体吸附由于有序介孔材料具有较大的比表面积和孔容，因此在气体吸附领域具有广泛应用。
例如，将有序介孔材料用作气体分离材料，可以实现对不同气体的高效分离。
此外，有序介孔材料还可以用于气体储存和传感器等领域。
2. 液体吸附有序介孔材料在液体吸附领域也有着重要的应用。
例如，将有序介孔材料用作吸附剂可以有效去除废水中的有机物和重金属离子。
此外，有序介孔材料还可以用于药物吸附和催化剂的负载等方面。
三、有序介孔材料在催化领域的应用有序介孔材料在催化领域具有广泛的应用前景。
由于其较大的比表面积和孔容，可以提供更多的活性位点，从而提高催化剂的催化性能。
介孔碳 燃料电池催化剂
介孔碳燃料电池催化剂
介孔碳是一种有序介孔材料，具有良好的孔隙率、大比表面积、良好的电子导电性和水热稳定性等特点，可以作为燃料电池的电催化剂载体和多孔气体扩散电极的骨架。
当介孔碳负载金属纳米粒子后，可以制备高效的催化反应电极，应用于能量转换与转化器件。
介孔碳作为催化剂载体可以增大催化金属的分散性，提高催化金属与电解质的接触面积，从而增大气体电解液金属粒子的3相界面，提高反应活性。
介孔碳还为气液相传质提供了有利的通道，并与疏水性的扩散层一起控制着催化层的排水性能，具有良好的电子传导和优异的抗腐蚀性能。
因此，介孔碳在燃料电池催化剂领域具有一定的应用前景，有望为燃料电池的发展提供新的思路和方法。
不过，介孔碳的制备和应用仍需要进一步研究和探索，以实现其在燃料电池催化剂领域中的广泛应用。
有序介孔材料
有序介孔材料
有序介孔材料是一类具有有序排列的孔道结构的材料，其孔径大小在介于纳米和微米尺度之间。
这种材料具有高度有序的孔道结构，具有大孔道比表面积和高度可控的孔径大小，因此在吸附、分离、催化等领域具有广泛的应用前景。
首先，有序介孔材料具有高度有序的孔道结构，这种结构使得材料具有较大的比表面积和孔容，有利于吸附分子或离子。
这使得有序介孔材料在吸附分离领域具有潜在的应用前景，例如在环境治理中用于水处理和废气处理，以及在化工领域用于分离纯化化合物。
其次，有序介孔材料的孔径大小可控，这使得材料具有特定的选择性和催化活性。
通过调控孔径大小和表面化学性质，可以使得有序介孔材料在催化领域具有重要的应用，例如在化学反应中作为载体材料，提高反应的选择性和催化效率。
另外，有序介孔材料还具有良好的机械性能和热稳定性，这使得其在工程材料领域具有潜在的应用前景。
例如，有序介孔材料可以作为载体材料用于制备高性能的复合材料，提高材料的强度和耐磨性。
总的来说，有序介孔材料具有高度有序的孔道结构、孔径大小可控、良好的机械性能和热稳定性等特点，因此在吸附、分离、催化和工程材料等领域具有广泛的应用前景。
随着材料科学和化工领域的不断发展，有序介孔材料将会发挥更加重要的作用，为解决环境污染、提高化工生产效率和开发新型工程材料等方面做出重要贡献。
有序介孔碳化硅
有序介孔碳化硅有序介孔碳化硅是一种具有规则、有序的孔洞结构的材料。
它由有序排列的纳米级孔洞组成，这些孔洞直径在2到50纳米之间。
有序介孔碳化硅具有很高的比表面积和丰富的通道结构，因此被广泛应用于吸附、催化、分离等领域。
在吸附方面，有序介孔碳化硅能够通过其高比表面积和孔径调控能力，有效吸附和分离气体、有机物和金属离子等。
在催化方面，有序介孔碳化硅的孔道结构可以提供大量活性位点，促进催化反应的进行，并具有良好的催化稳定性。
在分离方面，有序介孔碳化硅的孔道大小和孔道形状可以实现对不同大小和性质的分子的选择性分离。
在吸附方面，有序介孔碳化硅能够通过其高比表面积和孔径调控能力，有效吸附和分离气体、有机物和金属离子等。
在催化方面，有序介孔碳化硅的孔道结构可以提供大量活性位点，促进催化反应的进行，并具有良好的催化稳定性。
在分离方面，有序介孔碳化硅的孔道大小和孔道形状可以实现对不同大小和性质的分子的选择性分离。
在吸附方面，有序介孔碳化硅能够通过其高比表面积和孔径调控能力，有效吸附和分离气体、有机物和金属离子等。
在催化方面，有序介孔碳化硅的孔道结构可以提供大量活性位点，促进催化反应的进行，并具有良好的催化稳定性。
在分离方面，有序介孔碳化硅的孔道大小和孔道形状可以实现对不同大小和性质的分子的选择性分离。
有序介孔碳化硅的合成方法主要包括模板法、溶胶-凝胶法和硬模板法等。
这些方法可以调控孔道的大小、形状和分布，从而实现对材料性能的调控。
有序介孔碳化硅的合成方法主要包括模板法、溶胶-凝胶法和硬模板法等。
这些方法可以调控孔道的大小、形状和分布，从而实现对材料性能的调控。
有序介孔碳化硅的合成方法主要包括模板法、溶胶-凝胶法和硬模板法等。
这些方法可以调控孔道的大小、形状和分布，从而实现对材料性能的调控。
由于其独特的孔道结构和优秀的性能，有序介孔碳化硅在催化、吸附和分离等领域具有广泛的应用前景。
随着研究的不断深入，有序介孔碳化硅的合成方法和性能调控策略也将不断改进和创新，为其应用开拓新的领域和机会。
有序介孔材料
有序介孔材料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。
有序介孔材料是以表面活性剂形成的超分子结构为模板，利用溶胶—凝胶工艺，通过有机物—无机物界面间的定向作用，组装成孔径在 2~30nm 之间孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料。
有序介孔材料引起广大科研人员的注意是在 1992 年 Mobil 公司的科学家们制备出 M41S 系列的有序介孔氧化硅铝材料以后。
目录事实上，有序介孔材料的合成早在 1971 年就已经开始，只是 1992 年Mobil 公司的报道才引起人们的注意，并被认为是有序介孔材料合成的开始，科学家们利用表面活性剂作分子模板合成了 M41S 系列的介孔材料，包括MCM-41（六方相）、 MCM-48 （立方相）和 MCM-50 （层状机构）。
这个成功可以和 Mobil 的科学家们在 20 世纪 70 年代的另一成果，ZSM-5 的成功合成相提并论。
这两个例子都是通过控制孔道尺寸和形状来得到有特殊分子筛性质的多孔材料，沸石的微孔将反应物的尺寸限制在约1nm 以下，即使通过孔道修饰与改性，也受到孔径尺寸的限制，介孔材料的出现为这些问题的解决提供了可能。
介孔材料具有规则的介孔孔道（ 2~50nm ），较大的比表面积和孔道体积，这是介孔材料的特点与结构优势，另一方面介孔孔道又无定型孔壁构成，因此与微孔分子筛相比，介孔材料有较低的热稳定性和水热稳定性，近年来 SBA-15 、 MAS-7 和MAS-9 的出现在一定程度上改善了这方面的弱点。
但是介孔材料有其特殊的优点，这就是他的骨架原子的限制比沸石的小的多，理论上讲，任何氧化物或氧化物的复合物，无机化合物甚至金属都可以成为介孔材料化合物，事实上，也已经有多种非硅介孔材料被合成出来，如 TiO2 、 ZrO2 、Al2O3 、 Ga2O3 等。
介孔材料——精选推荐
介孔材料----有序介孔材料摘要：简要介绍了自1992年以来有序介孔材料形成机理的研究进展, 重点介绍了几个重要的反应机理模型, 如液晶模板机理模型、棒状自组装机理模型、层状折叠机理模型、电荷密度匹配机理模型、协同作用机理模型、真液晶模板机理模型、氢键-π-π- 堆积协同作用机理模型等。
综述了有序介孔CeO2材料的制备方法。
以及有序介孔材料的发展前景。
关键字：介孔材料; 液晶模板; 自组装；有序介孔；软模板；硬模板一、介孔材料简介1、介孔材料的定义多孔材料分三类：微孔材料(孔径小于2 nm)，如ZSM-5 沸石型分子筛(图1.1a)；介孔材料(孔径在2 50 nm) 如SBA-15氧化硅材料(图1.1b)；大孔材料(孔径大于50 nm)，如用模板法合成的氧化硅(图1.1c)。
图a：微孔材料(ZSM-5) 图b：介孔材料(SBA-15)图c：巨孔材料(氧化硅)介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的具有巨大表面积和三维孔道结构的新型材料。
2、研究意义介孔材料的研究和开发对于理论研究和实际生产都具有重要意义。
它具有其它多孔材料所不具有的优异特性：具有高度有序的孔道结构；孔径单一分布，且孔径尺寸可在较宽范围变化；介孔形状多样，孔壁组成和性质可调控；通过优化合成条件可以得到高热稳定性和水热稳定性。
它的诱人之处还在于其在催化，吸附，分离及光，电，磁等许多领域的潜在应用价值。
3、介孔材料的特点a、具有规则的孔道结构b、孔径分布窄，且在2~50纳米之间可以调节c、经过优化合成条件或后处理，可具有很好的热稳定性和一定的水热稳定性d、颗粒具有规则外形，且可在微米尺度内保持高度的孔道有序性4.、介孔材料的研究方法：a、溶胶-凝胶法b、水热合成法c、微波辐射合成法d、相转变法e、沉淀法5介孔材料的分类：按照化学组成：硅基介孔材料、非硅基介孔材料按照介孔是否有序：无定形（无序）介孔材料，有序介孔材料二、有序介孔材料的介绍1、起源：有序介孔氧化硅的合成最早出现在1969 年美国一家公司申请的一份专利中，当时并不清楚它的结构, 只是简单地把它作为一种轻质氧化硅而用于荧光粉的配方中。
211103142_“从沸腾的石头”到有序介孔材料
科学的发现往往发生在偶然之间。
瑞典矿物学家、化学家亚历克斯 • 克朗斯泰特（Alex Cronstedt）将一种采集来的矿物用火焰加热时，惊奇地发现它会发生起泡、膨胀和水蒸气冒出来的现象。
在观察到这一有趣现象之后的1756年，也就是清乾隆二十一年，克朗斯泰特在瑞典学院报告了这个发现，并把这种矿物称为沸石——沸腾的石头——多么形象的名字！但是克朗斯泰特当时并不知道，发生的一切究竟是为什么。
在他之后关于沸石的研究又陷入了长久的沉寂，直到一百多年后，才有研究者证明克朗斯泰特当年观察到的水损失现象是可逆的，也就是说沸石可以在脱水之后再吸水，并且一直循环下去。
另外，有报道表明沸石具有离子交换的特性，即沸石上的金属离子可以被溶液中的金属离子替换下来。
沸石的“真相”现代科学研究表明，沸石其实是一类成分为铝硅酸盐的多孔性结晶材料，具有直径为0.3~1.5nm也就是分子尺寸大小的孔道和空腔。
20世纪初，沸石的商业价值被发掘出来，用于硬水的软化，也就是去除水中过多的钙离子和镁离子，并被添加到洗衣粉中用来改善洗涤效果，这种用途沿用至今。
1925年，沸石分离分子的效应被首次报道，研究证明从孔隙中去除水后，沸石晶体可以根据大小的不同来分离气体分子。
1932年，沸石的这种特性被称为“分子筛”作用，于是它开始有了一个新的名字——分子筛——可以分离分子的筛子，这一名词首次在科学出版物中出现。
受此启发，英国化学家理查德 • 巴勒（Richard Barrer）开始深入研究沸石分子筛的气体吸附性质，并且着手人工合成沸石分子筛。
1948年，他提出一个构想，在模拟地质环境，也就是存在高温以及水沸腾后产生的自生压力的条件下合成沸石分子筛。
在这一思路指导下，首次成功实现了自然界不存在的、具有全新结构的人造沸石分子筛的合成。
这一成功拉开了水热法合成沸石分子筛的序幕。
时至今日，水热反应仍然是实验室合成以及工业生产沸石分子筛的重要方法。
人造沸石时代当时间即将进入1950年代时，沸石分子筛的商业价值愈发凸显。
有序介孔材料的孔表征方法
有序介孔材料的孔表征方法撰文：DJ 责编：DJ在前面的分享内容中，我们介绍的孔结构的基本表征手段。
一般的孔材料中，孔结构的表征手段主要用于表征孔径大小，孔径分布，以及计算材料的比表面积。
有序介孔材料作为一种多孔材料可以使用这些基本的表征手段；除此之外由于孔道有序的特点也可以使用其他的表征手段，尤其是表征其有序性。
下面就以经典的有序介孔材料来说明，有序孔道是如何表征的。
SBA－15 是一种介孔硅基分子筛，具有高度有序的六边形直孔结构（p6mm），其孔径可以在5～50 nm 范围内变化，且孔壁较厚（典型的在3 到9 nm）。
图1 SBA-15具有典型的二维六方结构有序介孔材料的XRD测试根据衍射角的大小可以将粉末XRD划分为广角XRD和小角XRD。
一般晶体中原子排列是有序的，大部分晶面间距和原子间距是一个数量级，即0.2 nm以下。
由布拉格公式可以计算，当采用0.154 nm的铜的Kα射线作为入射波的时候，对应的的衍射角2θ在20o以上。
目前得到的大多数介孔材料中原子排列是无序的，XRD衍射峰是基于介孔孔道的有序性。
由于它们的晶胞参数很大，XRD衍射峰的衍射角一般都很小。
其衍射角2θ角在0.6 o – 7 o。
图2 SBA-15的小角XRD衍射图从XRD谱图可以确定孔道的位置，而衍射强度反映了材料中孔道的有序度、孔壁的密度等。
在合成得到材料后，作者先通过小角XRD 来确定材料的相结构。
（注：有序介孔材料在小角XRD中的峰并不是来源于一组原子排列的晶面，而是来源于有序孔道，我们把由孔道对称性决定的面称为介孔分子筛的晶面，并且沿用晶体学中的晶面指数、晶面间距、晶胞参数等概念）在得到小角XRD的数据之后，通过布拉格公式来计算不同角度对应的d值，然后根据不同角度的1/d的比值来确定料的晶相，并确定晶面指数（hkl）。
小角X射线散射（SAXS）图3 有序介孔炭材料FDU-16和FDU-15SAXS是在倒易空间原点附近发生的电子相干散射现象。
有序介孔碳(3篇)
第1篇一、引言随着科学技术的不断发展，能源、环境、催化等领域对材料性能的要求越来越高。
介孔碳材料作为一种具有高比表面积、可调孔径和优异导电性能的新型碳材料，近年来在上述领域得到了广泛的应用。
有序介孔碳材料（Ordered Mesoporous Carbon，OMC）作为介孔碳材料的一个重要分支，因其独特的结构、优异的性能和可调控的孔径，成为材料科学和工程领域的研究热点。
二、有序介孔碳材料的结构特点1. 介孔结构有序介孔碳材料具有高度有序的介孔结构，孔径一般在2-50纳米之间，孔径分布均匀，孔道相互连通。
这种结构使得OMC具有较大的比表面积，有利于吸附和存储气体分子。
2. 碳骨架OMC的碳骨架由碳原子构成，碳原子以sp2杂化形式连接，形成六元环和五元环结构。
碳骨架的有序排列和碳原子之间的共轭作用，使得OMC具有优异的导电性能。
3. 表面官能团OMC的表面官能团包括羟基、羧基、氨基等，这些官能团的存在有利于提高OMC的吸附性能、催化性能和生物相容性。
三、有序介孔碳材料的性能特点1. 高比表面积OMC具有较大的比表面积，可达1000-3000平方米/克。
这使得OMC在吸附、催化、储能等领域具有广泛的应用前景。
2. 可调孔径OMC的孔径可以通过模板剂和制备方法进行调控，从而满足不同应用领域对孔径的需求。
3. 优异的导电性能OMC的碳骨架具有高度有序的石墨化结构，使得OMC具有优异的导电性能，可用于超级电容器、锂离子电池等储能器件。
4. 高热稳定性OMC在高温下具有良好的热稳定性，可用于高温催化、高温吸附等领域。
5. 高生物相容性OMC的表面官能团有利于提高其生物相容性，可用于生物传感器、药物载体等领域。
四、有序介孔碳材料的应用1. 吸附材料OMC的高比表面积和可调孔径使其在吸附气体、液体和有机污染物等领域具有广泛应用。
2. 催化材料OMC的优异导电性能和可调孔径使其在催化反应中具有较高活性，可用于加氢、氧化、还原等催化反应。
有序介孔碳材CMK-3性能参数 有序介孔碳材CMK-3规格参数
有序介孔碳材CMK-3性能参数有序介孔碳材CMK-3性能参数，大部人都是不大了解的。
介孔碳是一类新型的非硅基介孔材料，具有巨大的比表面积（可高达2500m2/g）和孔体积（可高达2.25cm3/g），非常有望在催化剂载体、储氢材料、电极材料等方面得到重要应用，因此受到人们的高度重视。
下面就由先丰纳米简单的介绍有序介孔碳材CMK-3性能参数。
介孔材料制得的双电层电容材料的电荷储量高于金属氧化物粒子组装后的电容量，更远高于市售的金属氧化物双电层电容器。
与纯介孔硅材料相比，介孔碳材料表现出特殊的性质，有高的比表面积，高孔隙率；孔径尺寸在一定范围内可调；介孔形状多样，孔壁组成、结构和性质可调；通过优化合成条件可以得到高热稳定性和水热稳定性；合成简单、易操作、无生理毒性。
它的优点之处还在于其在燃料电池，分子筛，吸附，催化反应，电化学等领域的潜在应用价值。
近年来，介孔材料科学已经成为国际上跨化学、物理、材料、生物等学科交叉的热点研究领域之一，更成为材料科学发展的一个重要里程碑。
另外，材料具有有序中孔孔道结构，孔径尺寸3.9 nm，比表面积在500-1500 m2/g 范围之内。
孔容在0.7-1.5 cc/g之间。
中孔炭材料具有较高的比表面积和孔容以及良好的导电性、生物相容性和耐腐蚀性等特点,在电化学电极材料、催化剂载体、色谱柱吸附剂、蛋白质分离等领域有巨大应用前景。
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先丰纳米是江苏先进纳米材料制造商和技术服务商，专注于石墨烯、类石墨烯、碳纳米管、分子筛、黑磷、银纳米线等发展方向，现拥有石墨烯粉体、石墨烯浆料和石墨烯膜完整生产线。
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有序介孔材料
应用
二、在材料领域的应用
有序介孔材料具有宽敞的孔道，可以作为储能材料，在电化学方面具 有巨大的潜力。可以在介孔材料上负载纳米粒子（如Pt、 Pb的氧化物）， 做成良好的电极。
三、在吸附和分离领域的应用
有序介孔材料具有高比表面积和吸附容量，是一种理想的吸附材料， 而改性后的有序介孔材料具备前所未有的特性，对于混合物的分离有着 广泛的应用前景。目前人们已经利用其吸附性能来分离有机小分子、生 物大分子和金属离子。
前景展望
• 介孔分子筛是近年来材料科学领域兴起的一个前 沿学科，已成为当今科学界研究的一个热点。
• 近期的研究表明各种新型的介孔材料在化学、光 电子学、电磁学、材料科学、环境科学、分离科 学等诸多领域有着巨大的应用潜力。
•
相信，介孔分子筛功能材料将在二十一世纪材 料科学的发展中发挥重要的作用。
谢谢！
有序介孔材料
目录
1
2
简介 应用 前景展望
3
简介
介孔材料
微孔材料
大孔材料
定义：有序介孔材料是以表面活性剂分子聚集体为模板，利用 溶胶凝胶工艺，通过有机物和无机物之间的界面作用组装生成 的孔道规则、孔径介于2-50nm的多孔材料。
特性
• • • • • • 比表面积大 介孔孔径均一可调 颗粒外形丰富多彩 内表面易于修饰 水、热稳定性较好 骨架结构稳定，易于掺杂其他组分
பைடு நூலகம். 结构
2. 形貌
3. 组成
应用
一、在催化领域的应用
由于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，是良好的择形催化剂。 在介孔材料的骨架中引入一定的离子、过渡金属元素、稀土 元素等便可得到具有特定选择性优良的催化效应。目前介孔 材料可以催化的反应有：氧化/还原、氢化酸催化、碱催化、 卤化、生物大分子催化、聚合、光催化，同时借口材料还可 以作为催化剂的载体。
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有序介孔材料
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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。
由于其具有大的表面积和相对大的孔径以及规整的孔道结构，介孔材料在催化、储能和分离吸附领域有独特的应用地位。
以下我将主要从有序介孔材料的背景特点、有序介孔材料的应用以及未来展望来介绍一下有序介孔材料。
关键词：有序介孔材料、催化领域、储能、分离吸附
一、有序介孔材料的背景及特点的简介
定义：有序介孔材料是以表面活性分子聚集体为模板，通过有机物与无机物之间的界面作用组装生成的孔道结构规则、孔径介于2-50nm的多孔材料。
1、发展历史
1992年Mobil公司的科学家首次报道合成了MCM（Mobil Com- position of Matter）-41介孔分子筛，揭开了分子筛科学的新纪元。
1994年，Huo等在酸性条件下合成出APMs 介孔材料，结束MCM系列只能在碱性条件下进行的历史，拓展了人们对模板法合成介孔材料的认识。
介孔材料合成的突破性进展是酸性合成体系中使用嵌段共聚物（非离子表面活性剂)为模板，得到孔径大、有序程度高的介孔分子筛SBA-15 。
1996年Bagshaw等采用聚氧乙烯表面活性剂，N0I0非离子型合成路线，首次合成出介孔分子筛Al2O3。
其表面积可达600 m2/g，去除模板剂后的热稳定性可达700℃。
1998年Wei等首次以非表面活性剂有机化合物（如D-葡萄糖等）为模板剂制备出具有较大比表面积和孔体积的介孔二氧化硅。
2、有序介孔材料的合成
目前介孔材料的合成方法主要有硬模板法和软模板法。
如下图1是软模板法，图2是硬模板法。
图1
软模板法合成介孔材料是用表面活性分子作为模板，这种方法的三种途径如图1所示A:直接沉淀，B:准液晶模板，B:溶剂挥发诱导自组装。
图2
硬模板法就是用一类含有介孔的固体材料，如介孔氧化硅、介孔炭等刚性骨架结构的模板来合成介孔材料的方法。
3、有序介孔材料的特性
与传统的多孔材料相比，有序介孔材料具有如下特征：
(1)均一可调的中孔孔径 (2)比表面积大 (3)易于掺杂其他组分的无定型骨架组成 (4)
较好好的热稳定性和水热稳定性 (5)颗粒具有丰富多彩的外形。
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。
二、有序介孔材料的应用
1、在催化领域的应用
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。
2、在储能领域的应用
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。
还可以可以在介孔材料上负载纳米粒子（如Pt、 Pb的氧化物），做成良好的电极，改善纳米活性催化剂团聚的问题。
典型的就有介孔碳材料，由于有它具有，高的比表面积、连通的孔道结构、良好的化学稳定性和热稳定性，使它被广泛应用于超级电容器、锂电池、燃料电池和太阳能电池等领域中，为绿色能源发展作出了独特的贡献。
3、在吸附和分离领域的应用
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，目前人们已经利用其吸附性能来分离有机小分子、生物大分子和金属离子。
三、前景展望
在未来我们在有序介孔材料研究方面还可以从以下几个方面入手：
1、探索新型结构和性能的模板剂，合成新型孔道结构如多层次有序孔结构的介孔材料。
2、从硅铝体系转向金属、过渡金属氧化物、硫化物等非硅基体系，向具有有机功能基团或有机－无机杂化介孔材料发展，扩展有序介孔材料的范围。
3、利用计算机模拟和现代表征技术，从分子水平或微观结构上更好地理解有机表面活性剂-无机物之间的相互作用，认识介孔材料的合成机理。
4、提高介孔材料的热稳定性与水热稳定性，解决酸强度低，掺杂其他金属离子后结构不稳定性、掺杂量较低等问题。
5、加强介孔材料在催化、有机高分子分离、环保、纳米反应器、电子器件、传感器等方面的应用研究。
总结
介孔材料的发展大大的提升了化工反应催化剂、吸附分离的速度以及反应的效率转化率等，还在能源方面提高了能量的储存转化效率，是绿色和谐的新材料技术。
这就注定了介孔材料在未来的世界里有着广阔的前景，是学术和商业的潜力股新星。
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