介孔材料的研究及应用

孔隙材料合成和表征技术研究与应用随着科学技术的不断发展，人们对材料科学的需求越来越高，其中包括了介孔和微孔材料的合成和表征技术。

孔隙材料以其特定的孔结构和孔径，使得它们在吸附、分离、催化、光、电、磁等方面具有广泛的应用。

因此，孔隙材料研究和应用成为一个新的研究领域，其中合成和表征技术是其中的重要组成部分。

一、孔隙材料的分类和性质孔隙材料是一种高度定向内部结构和特定孔径大小的材料。

根据孔径大小的不同，孔隙材料分为介孔材料（孔径大小为2~50nm）和微孔材料（孔径大小为<2nm）。

除此之外，还有大孔材料（孔径大小 > 50nm）和超大孔材料（孔径大小为 > 100nm）。

孔隙材料的物理和化学性质主要决定于孔道的大小、形状、分布和相互作用，孔径大小决定了材料的选择性吸附能力，孔道分布则影响了材料的可操作性和运用范围。

此外，孔隙材料的表面性质、结构和形貌也对物理和化学性质产生影响。

因此，合成和表征孔隙材料是非常重要的。

二、孔隙材料的合成技术孔隙材料的合成技术主要分为三类：1）模板法合成；2）碳化和模板消耗法合成；3）直接或逆向溶胶-凝胶法制备。

1）模板法合成模板法是一种传统和常用的合成孔隙材料的方法。

常见的模板包括有机模板、无机模板和核-壳结构模板等。

相对于无机模板，有机模板具有可控性和定向性，但它们在热稳定性、耐酸碱性和强度方面不同程度的受限。

无机模板则具有良好的稳定性、耐酸碱性和强度，但缺乏定向性。

核-壳结构模板则兼具有机和无机模板的优点。

模板法可以用于合成介孔、微孔和大孔材料。

2）碳化和模板消耗法合成碳化和模板消耗法也是一种常用的合成孔隙材料方法。

这类方法通过在模板表面覆盖一层氮化硅或金属硫化物等材料，然后热处理或碳化并去除模板来制备孔隙材料。

碳化和模板消耗法适用于合成介孔和微孔材料。

3）直接或逆向溶胶-凝胶法制备直接或逆向溶胶-凝胶法可以制备介孔或大孔材料。

该方法通过在水相介质中加入硅酸盐或其它源材料，然后与一定的上树胶体聚合反应并在一定的条件下制得溶胶；将溶胶固化并经高温煅烧或热处理，最终制备出孔隙材料。

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。

介孔材料在新能源领域的应用
介孔材料指的是孔径在2-50纳米之间的多孔材料。

由于其具有高比表面积、可控孔径大小和结构、优异的光、热、电等性质，近年来在新能源领域得到了广泛应用。

在光伏领域，介孔材料被用作染料敏化太阳能电池(DSSCs)中的电子传输层。

染料分子通过介孔材料的大孔径进入光敏层，光照后光生电荷在介孔材料内快速传输至电极，提高光电转化效率。

在太阳能电池中，介孔材料也可用于提高电子传输速率和Al2O3的透明性。

在储能领域，介孔材料可以作为正极材料，电极材料或电解质，用于制备高性能电池。

如，LiMn2O4/介孔碳复合材料的金属离子嵌入/脱出过程更快，电容更高。

超级电容器中的介孔材料可以增加电容量和电容密度。

此外，介孔材料还被广泛应用于光催化、新型催化剂、燃料电池甚至是海水淡化等领域。

由于介孔材料在新能源领域具有良好的应用前景，相关研究在不断扩展，未来这些材料有望得到更广泛的应用。

模板法制备介孔碳介孔材料是近年来国际上跨学科的研究热点之一，其在催化、吸附、光学器件和生物医药等领域中有着许多潜在的应用价值。

本论文讲述了介孔碳的定义，分类及其液晶模板机理、电荷匹配机理、电作用模型、棒状自组装模型、层状折皱模型五种合成机理。

介绍了介孔材料的常见的表征手段，又通过实例简单的概述了一些介孔材料的制备方法。

介孔材料作为一种新兴热门碳，本论文又展望了它的未来前景。

1.1介孔材料的定义介孔材料是指孔径介于2-50nm，具有显著表面效应的多孔碳。

由其定义可知，介孔材料不仅指孔径大小和纳米尺度，孔隙率和表面效应也是一个重要参数。

介孔材料的平均孔径和孔隙率可在较大范围内变化，这取决于所研究的与表面有关的性能。

对于具有介观尺度孔径2-50nm的介孔固体，对应的临界表面原子分数大于20％，其最小孔隙率必须大于40％。

一般，平均孔径越大，最小的孔隙率也越大。

纳米颗粒复合的介孔碳的复合体系，是近年来纳米科学应用性越来越引人注目的前沿领域。

例如，在水的净化处理中采用复合介孔碳可使净化效率大大提高，光电碳中使用复合介孔碳有利于新功能的发挥等等。

1.2介孔材料的分类按碳性质，介孔材料可分为纯介孔材料和复合介孔材料。

按照化学组成分类，介孔碳一般可分为硅系和非硅系两大类。

后者主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。

由于它们一般存在可变价态，展示出硅基介孔材料所不能及的应用前景，但其热稳定性较差，煅烧时容易造成介孔结构塌陷，合成机理也不完善，因此对它的研究不如硅基介孔材料活跃。

按照介孔是否有序，介孔材料可分为无定形(无序)介孔材料和有序介孔材料。

前者如普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等，孔径范围较大，孔道形状规则；后者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，通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约在1.5-30nm，孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料，如M41S等。

有序介孔碳作为一种多孔的纳米结构碳，被广泛应用作非均相催化剂、各类载体和离子交换剂等，在催化、吸附、分离、传感器以及光、电、磁等许多领域有着潜在的应用价值。

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。

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。

介孔二氧化硅纳米材料介孔二氧化硅纳米材料是一种具有特殊孔隙结构的纳米材料，其孔径大小在2-50纳米之间。

这种材料具有巨大的比表面积和丰富的孔隙结构，因此在吸附、分离、催化和药物控释等领域具有广泛的应用前景。

介孔二氧化硅纳米材料在吸附领域具有重要的作用。

由于其特殊的孔隙结构，它能够有效地吸附和储存气体、液体和溶液中的溶质。

这种吸附性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的吸附剂，可以应用于环境污染治理、废水处理和气体分离等方面。

例如，研究人员可以利用介孔二氧化硅纳米材料吸附和去除水中的有机污染物，从而净化水源，保护环境。

介孔二氧化硅纳米材料在分离领域也有广泛的应用。

由于其独特的孔隙结构和可调控的孔径大小，它可以实现对不同大小分子的选择性分离。

这种分离性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的分离膜材料。

例如，在生物医学领域，研究人员可以利用介孔二氧化硅纳米材料制备纳滤膜，实现对生物大分子的高效分离和富集。

介孔二氧化硅纳米材料还具有优异的催化性能。

由于其大比表面积和可调控的孔隙结构，它可以提供丰富的催化活性位点和优异的传质性能，从而实现高效的催化反应。

这种催化性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的催化剂载体。

例如，在化学合成领域，研究人员可以将金属催化剂负载在介孔二氧化硅纳米材料上，实现对有机反应的高效催化。

介孔二氧化硅纳米材料还具有良好的药物控释性能。

由于其特殊的孔隙结构和可调控的孔径大小，它可以实现对药物的高效负载和控释。

这种药物控释性能使得介孔二氧化硅纳米材料成为一种理想的药物载体。

例如，在药物传输领域，研究人员可以将药物包裹在介孔二氧化硅纳米材料中，通过调节孔径大小和表面性质，实现对药物的控释和靶向输送。

介孔二氧化硅纳米材料具有特殊的孔隙结构和优异的性能，在吸附、分离、催化和药物控释等领域具有广泛的应用前景。

随着对其理解的深入和制备技术的不断改进，相信介孔二氧化硅纳米材料将在多个领域发挥重要的作用，为人类社会的发展做出更大的贡献。

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。

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

5. 材料的形貌不同。沸石分子筛是完美的无机晶体材料，因此 它的形体（一般是指单晶的形貌）与其结构密切相关。尽管最 近有人可以制备出单一分布的类似光子晶体一样的Silicalite-1晶 体材料， 但是沸石分子筛的外貌相对变化有限，控制较难。介 孔材料晶体的形貌相对沸石要好控制的多。
1.1 软模板法”合成介孔分子筛的技术问题
（3）加入有机膨胀剂。它是增加介孔孔径的一个有效的方法。 疏水的有机物种可以溶解在表面活性剂胶束疏水区域内，导致 胶束膨胀，从而增大所得介孔材料的孔径。这种膨胀作用与其 溶解度有关。添加有机烷烃如十二烷，TMB，三丙基苯和聚丙 二醇等可有效扩大孔径。例如用嵌段共聚物为模板剂在酸性条 件下合成介孔氧化硅材料时，添入TMB后，孔径可以扩至40 nm。但值得注意的是，一般加入TMB后，介孔材料的有序性 大大降低。
SBA-15的透射电镜照片 SBA-16（上）和介孔 氧化钛（下）薄膜的 HRSEM像
1.1.1 水热合成：
介孔分子筛一般是通过溶液化学反应制备的，类似于沸石分子 筛的“水热”合成。制备过程经历了典型的“溶胶-凝胶”过程。 通常介孔材料的合成温度较低（室温至 100 ℃）。介孔材料的 一般合成程序为： ①先将表面活性剂等模板剂溶解在水中，得到均匀的溶液； ②加入无机原料进行溶液化学反应得到溶胶或凝胶； ③进行“水热”处理反应、晶化； ④冷却至室温后，过滤、洗涤，干燥； ⑤焙烧或萃取，除去表面活性剂等有机模板剂，得到介孔分子 筛材料。
2.2 电子显微分析
电子显微镜分析已经成为在介孔分子筛研究领域中最强有力 的结构分析方法之一，这一点已经成为共识。电子显微镜常 被用来研究介孔材料空间结构、周期性、孔道形貌、材料粒 子外貌等。新一代的分析型高分辨电镜还能给出固态材料中 的超结构、晶体微区结构和化学组分、缺陷、微晶、共生等 晶体精细结构信息。这些信息往往很难从其他实验手段获得。

介孔碳cmk3介孔碳是指孔隙直径大于2纳米，小于50纳米的一种碳材料。

它具有高表面积、规则的孔道结构、优良的物理化学性质和独特的应用性能。

介孔碳材料具有丰富的催化、吸附、分离、能量存储和传输等应用领域，因此在化学、材料、环境等领域研究中得到了广泛的应用。

CMK3是一种介孔碳材料，由于它具有孔隙分布均匀、孔径大小可控、稳态性能良好等优点，被广泛用于电容器、电催化、分离膜等领域。

本文将对CMK3介孔碳的制备、表征、应用以及未来发展进行系统的介绍。

1. 制备方法CMK3介孔碳材料的制备方法比较多样。

传统的制备方法一般是硬模板法、软模板法和自组装法。

硬模板法是一种使用介孔模板材料制备介孔碳材料的方法，常用的模板材料包括SiO2、Al2O3、MgO等，通过与模板材料有机物预聚体的反应，形成孔道结构。

制备过程中，需要对模板材料进行去除，以保证介孔碳材料的孔道结构得到保留。

另外，软模板法则是改进的硬模板法，采用液态模板材料，常用的模板材料包括嵌段共聚物等，制备方法繁琐，但可以制备出更规则的孔道结构。

自组装法是一种无模板制备方法，通过生长过程中化学反应的调控来形成孔道结构。

自组装法的优点是制备过程更加简单，无需去模板步骤，但其中孔径大小的控制相对较难。

2. 表征方法CMK3介孔碳材料的表征一般采用扫描电镜、透射电镜、X射线衍射、N2吸附/脱附等多种方法。

扫描电镜和透射电镜可以观察到样品的中微观形貌和孔道结构；X射线衍射可以进一步证明样品的结晶性质及晶体结构；N2吸附/脱附测量则是确定介孔碳材料的比表面积、孔径大小及孔道结构等方面的最为重要的手段。

在进行表征时需要注意实验条件的选择，以及实验方法的准确性和可重复性。

3. 应用CMK3介孔碳材料的应用领域广泛。

电池和电容器方面，CMK3介孔碳具有高比电容、高循环稳定性等优点，为超级电容器和锂离子电池的正负极材料开发提供了新的方向。

能源催化方面，CMK3介孔碳作为催化剂载体具有良好的应用前景。

介孔材料研究进展雷瑞【摘要】介孔材料是指孔径为(2～50) nm的多孔材料,具有孔道结构规则有序、孔径分布窄、比表面积大和孔隙率高等特点,在催化、电、磁、传感器、纳米材料合成、光学器件和色谱载体等领域具有潜在的应用价值,是近年来国际上跨学科的研究热点.介孔材料的合成采用水热合成法,为液晶模板和协同自组装机理,在介孔材料中引入灿、Co、Cr、Cu、Fe、Ga、Mn、Mo、Nb、Ti、V和Zr等可提高反应活性和表面吸附能,主要应用于分离与吸附、光学以及作为催化剂使用.如何在保持介孔结构的基础上提高材料的结晶性及功能性,利用低成本模板剂制备结构稳定、高孔隙率和高比表面积的介孔材料已成为研究热点.【期刊名称】《工业催化》【年(卷),期】2014(022)007【总页数】5页(P505-509)【关键词】催化化学;介孔材料;形成机理;应用现状【作者】雷瑞【作者单位】陕西煤业化工技术研究院有限责任公司,陕西西安710065【正文语种】中文【中图分类】TQ426.65;O643.36多孔材料因具有较高的比表面积和孔体积，经常用作吸附剂、催化剂及催化剂载体。

多孔材料根据孔径大小可分为微孔材料(孔径<2 nm)、介孔材料[孔径(2～50) nm]和大孔材料(孔径>50 nm)[1]。

1992年，美孚公司首次以烷基季铵盐阳离子表面活性剂为模板剂，成功合成了M41S系列有序介孔分子筛，将分子筛的规则孔径从微孔范围扩展到介孔领域[2-3]。

有序介孔材料是新型无机纳米结构材料，具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，在催化反应中适用于活化较大的分子或基团，显示出优于沸石分子筛的催化性能，并成为研究热点，在分离提纯、生物材料、催化和新型组装材料等方面具有巨大的应用潜力。

本文通过介孔材料的结构特点、合成方法、形成机理及应用现状，综述介孔材料的研究现状及其发展前景。

1 介孔材料特点及分类1.1 特点介孔材料的结构和性能介于无定形无机多孔材料和具有晶体结构的无机多孔材料之间，主要特点[4]：(1) 规则的孔道结构，可在微米尺度保持高度的孔道有序性；(2) 孔径分布窄，在(2～50) nm可调；(3) 比表面积大(1 000 m2·g-1)，孔隙率高；(4) 经过优化合成条件或后处理，具有较好的水热稳定性。

基本内容
介孔材料在空气净化方面具有广泛应用，主要应用于去除室内空气中的有害 物质，如甲醛、苯等。由于介孔材料具有大的比表面积和强的吸附能力，能够有 效地吸附和分解这些有害物质。此外，介孔材料还被应用于药物载体和药物释放 领域，能够实现药物的控释和靶向输送，提高药物的疗效和降低副作用。
基本内容
在废水处理领域，介孔材料同样展现出广阔的应用前景。由于其具有大的比 表面积和强的吸附能力，能够有效地吸附和分离废水中的有害物质，从而达到净 化废水的目的。此外，介孔材料在建筑材料领域也有一定的应用，如用作保温材 料、隔音材料等。
参考内容二
基本内容
基本内容
介孔材料是一种具有均匀孔道结构的材料，孔径介于微孔和纳米之间。由于 其独特的孔道结构和优异的性能，介孔材料在多个领域具有广泛的应用前景，引 起了科研人员的极大。本次演示将介绍介孔材料的研究背景、现状、方法及成果， 并探讨未来的发展趋势。
基本内容
介孔材料的研究背景和意义介孔材料具有高度有序的孔道结构，孔径可在一 定范围内调节。这种材料在催化、吸附、分离及生物医学等领域具有广泛的应用 价值。例如，在催化领域，介孔材料可作为催化剂或催化剂载体，提高反应效率； 在吸附领域，介孔材料具有高比表面积和多孔性，可用于气体分离和液体吸附； 在生物医学领域，介孔材料可用于药物传递和生物成像等。因此，开展介孔材料 的研究具有重要的理论和实践意义。
介孔氮化碳材料的合成主要涉及模板法、硬模板法、软模板法和无模板法等 几种方法。其中，模板法是最常用的一种方法，它通过使用硬模板（如二氧化硅、 氧化铝等）或软模板（如表面活性剂、胶束等）来控制氮化碳的孔径和形貌。
二、介孔氮化碳材料的合成
例如，通过将碳前驱体（如苯酚）在模板中热解，然后在高温下与氨气或氮 气反应，可以合成出具有有序介孔结构的氮化碳材料。此外，通过使用软模板 （如十二烷基硫酸钠），也可以合成出具有大孔径的氮化碳材料。

工 业 科 技
２ ０ １ ４ 年（ 第４ ３ 卷） 第５ 期
介孔材料 的研 究进展及其在分离科 学 中的应用
刘宾年
（ 兰州职业技术学院 ， 甘肃 兰州 Ｉ ７ ３ ０ ０ ７ ０ ）
摘
要： 主要就 目前介孔分子筛研究 中的合成 方法 、 机理 过程 、 表征手段 ， 以及化学改性方 面的进 展进行 了综述 ， 较为 系统
４ ．３ 用于分 离 生物大 分子 和药 物分 子
的“ 协同组装机理” ， 该 过程 也 被 认 为是 广 义 液 晶模 板 机 理 。认 为 液 晶 的形成 主 要 是 由无 机 源 和表 面 活性 剂 分 子之 间 的协 同模 板作 用 而成 。
但是 ， Ｌ Ｃ Ｔ机 理也 存在 一些 明显 矛盾 。如在 有些 情
况下 表 面活性 剂 的溶 液 和 反应 物凝 胶 中均检 测 不 到有
２ 合 成 机 理 研 究
介孔材料的生成与传统微孑 Ｌ 分子筛的制备存在很
大 不 同 ，一般 将微 孔 分 子筛 合成 过 程模 板 看 成是 金属
介孑 Ｌ 材料 一 般 由溶 液化 学 反应 制 备生 成 ，是 将 一
定 量 的无 机 源配 成溶 液 ， 加 入适 当的表 面 活性 剂 、 酸 或
。 …
碱 等 物质 反 应而 合成 的 。按 照 合 成过 程一 般 可分 为 水 热合 成和 溶胶一 凝胶 合 成法 。
１ ． １ 水热 合成 法
度， 产 物结 构与 浓度 大小 等实验 现 象 。
先将 无 机 源 的溶 液 中加入 酸 （ 碱） 等 各成 分 物质 混
合 成溶 胶 ，后 经凝 胶化 反 应处 理 去 除溶 胶 中 的有机 组

三种组分的种类、相互作用和反 应过程平衡的结果．
介孔材料的结构、 组成和性能
介孔材料的合成方法
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：氢键、静电作用力、疏水作 用力及范德华作用力等）自发形成热力学稳定且结 构有序的超分子结构的过程，超分子尺寸通常在101000 nm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了自下而上 （bottom-up）的策略。 • 有机高分子（或大分子）可以从合成的角度调变分 子尺寸，从而控制通过自组装得到的超晶格的拓扑 结构
介孔材料
北京理工大学材料学院
多孔材料的分类
根据国际纯粹与应用化学协会的（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、柱撑层状粘 土和介孔分子筛（如 M41S系列、SBA系列 等介孔材料
孔径大于50nm 气凝胶、多孔玻璃、 活性炭
定义：以表面活性剂分子聚集体为模板,利用溶胶-凝胶(sol-gel)、 乳化(emulsion)、微乳化(microemulsion)等化学过程，通过有机 物和无机物之间的界面作用组装生成的一类孔径在2.O-50nm之间、 孔径分布窄且具有规则孔道结构的无机多孔固体材料。
高度有序的二维 六方孔道结构
高度有序的立方孔道 结构
SBA 系列（Santa Barbara Amorphous）：该系列的介孔材料是 由Stucky 等人在酸性介质中合成得到的，包括SBA-1、 SBA-2、SBA-3、SBA-7、SBA-11、SBA-12、SBA-14、SBA-15、 SBA-16等。其中， SBA-1，2，3，7 是以阳离子表面活性 剂为模板剂在强酸性条件下合成的，而SBA-11，12，14， 15，16 是以嵌段聚合物如聚环氧乙烷-聚环氧丙烷-聚环氧 乙烷（PEO-PPO-PEO）等为结构导向剂在强酸条件下合成 的。其中，SBA-15 由于有序度高、壁厚、热（水热）稳定 性好，模板剂价格便宜、无毒，而且合成简单、易重复、 孔径大（5～30 nm 可调）而备受关注，吸引着许多科学家 投身到对其结构特征、骨架修饰以及应用开发的研究中。

硅基介孔材料的制备与应用研究进展文建湘,　倪忠斌,　孙竹青,　杨　成,　陈明清3(江南大学化学与材料工程学院,江苏无锡214036)摘　要:硅基介孔材料是通过有机与无机物组份间的超分子组装或协同效应而杂化形成。

它具有较大的孔容、高的比表面积、有序且可调的孔道结构,其孔道表面可进行物理吸附或新的化学修饰。

这为介孔材料的功能化与应用研究提供了有力的保证。

对硅基介孔材料的基本制备方法作了介绍,重点对国内外硅基介孔材料的应用研究进展进行了综述。

关键词:硅基介孔材料;功能化;应用研究;进展中图分类号:O 614.3 文献标识码:A 文章编号:036726358(2006)092568205Preparation and Applied Research Development of Mesoporous Silica MaterialsWE N Jian 2xiang ,　NI Zhong 2bin ,　S UN Zhu 2qing ,　Y ANG Cheng ,　CHE N Ming 2qing(School o f Chemical and Material Engineering ,Southern Yangtze Univer sity ,Jiangsu Wuxi 214036,China )Abstract :Mes oporous silica materials were synthesized by using hybrid organic 2inorganic com posites through supram olecular assembly or cooperative effect.The materials have large pore size ,high surface areas ,order and adjustable pore structure.Surface of mes oporous channel may be m odified by physical ads orption or chemical m odification.Those methods als o have lot of advantage for the functionalization and applied research of mes oporous materials.The preparation of mes oporous silica materials and their recent development in applied research field were introduced.K ey w ords :mes oporous silica material ;functionalization ;applied research ;development收稿日期:2005205219;修回日期:2006204212基金项目:国家自然科学基金(50443012)作者简介:文建湘(1975～),男,硕士生。

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。