介孔材料的制备

3.5 介孔材料孔径的调节
主要通过缩小或扩大胶团尺寸以改变孔径。 方法如下： 1.使用不同的表面活性剂为模板，控制的主要因素； 2.调节表面活性剂的碳链长度； 3.添加少量憎水基，使之进入胶束内部，使胶束直径增大； 4.控制温度（合成温度、老化温度、晶化温度等）；
5.控制溶液的pH值（其影响介孔材料的孔道形状、排列等）；
2.2 介孔材料的特点
为什么介孔材料会有这么多优良的特点呢？ 请看合成机理......
3.1介孔材料的合成机理
常用合成原料：表面活性剂、水、（非）硅源、酸或碱等。
棒状 胶束 六角 团 水热处理 洗涤干燥
简 易 合 成 工 艺 图 ：
两性（亲水和 疏水） 基团
洗涤、过滤后， 焙烧或化学处理
无极表面活性复合材料
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
液晶模板机理 协同作用机理 电荷密度匹配机 理
由于合成工艺的差 别，产生了不同的机理
真液晶模板机理 广义液晶模板机理
棒状自组配机理 层状折皱机理 等
3.4.1 液晶模板机理和协同作用机理
无极表面活性复 合材料
除去表面活 性剂

液晶模板机理：具有双亲基团的表面活性剂在水中达到一定浓度时可 形成棒状胶束，并规则排列形成所谓六方有序“液晶”结构后，加入 硅源物质时，溶解在溶剂中的无机硅源通过静电作用与表面活性剂的 亲水端基存在的相互作用力，使硅源发生水解并沉淀在表面活性剂的 柱状胶团上，最后聚合固化形成无机孔壁。 协同作用机理：该机理认为，表面活性剂的液晶相是加入无机反应物 之后形成的，是胶束和无机物种相互作用的结果（具体表现为胶束加 速无机物种的缩聚反应和无机物种的缩聚反应对胶束形成液晶相结构 有序体的促进作用），此液晶作为介孔结构生成的模板剂，同时其表 面包裹的无机孔壁也随之形成。 注：其他机理也基本上是在这两种机理之上变化的解释的，核心机理 都是一致的......


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。
3.2 介孔材料中胶束形成的微观机 理
主要影响参数： 1.有机链的疏水作用； 2.分子的排列受到分子 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。
2.1 介孔材料的分类
硅 基 按成 化分 学类 组
硅的氧化物、硅酸盐等
介 孔 材 料
非 硅 基
1、ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ渡金属氧化物 2、磷酸盐 3、硫化物
按序 介性 孔分 有类
无序 介孔 材料
普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等，孔径大，孔道不规则
有序 介孔 材料
以表面活性剂形成的自组装结构为模板，通过有机物— 无机物界面间的定向作用，组装孔结构有序且孔径在250nm之间、孔径分布窄的多孔材料。
6选择不同无机前驱体（无机物与表面活性剂的亲水端存在作用
力）。
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； 纳米反应器。介孔材料在纳米尺寸上有序排列的孔道提供了一个理想 的可控纳米反应器。