介孔材料簡介

介孔材料簡介07級無機(jī)劉振濮目錄孔材料與介孔材料介孔材料出現(xiàn)與分類介孔材料的特點(diǎn)介孔材料的合成方法介孔材料的表征手段介孔材料的應(yīng)用介孔材料的展望孔材料與介孔材料孔材料微孔（micropore):孔徑小于2nm介孔（mesopore):孔徑2——50nm大孔（macropore）：孔徑大于50nm超微孔：小于0.7nm的微孔宏孔：大于1μm的大孔介孔材料出現(xiàn)與分類介孔材料出現(xiàn)的標(biāo)志：

1992年Mobil的科學(xué)家Kresge等人首次運(yùn)用納米結(jié)構(gòu)自組裝技術(shù)制備出具有均勻孔道、孔徑可調(diào)的介孔SiO2，命名為MCM—41。介孔材料出現(xiàn)與分類立方相MCM—48層狀結(jié)構(gòu)MCM—50介孔材料出現(xiàn)與分類按照化學(xué)組成：

硅基介孔材料

分為純硅介孔材料和摻雜其他元素的介孔材料兩大類。純硅介孔分子篩材料包括MCM、SBA、FSM、HMS、MSU等結(jié)構(gòu)。

非硅基介孔材料

包括碳、過渡金屬氧化物、磷酸鹽以及硫化物。相對于硅基材料，非硅基介孔材料由于熱穩(wěn)定性較差，焙燒后孔道容易坍塌，而且比表面積低，空體積較小，合成機(jī)制還不夠完善，因此目前對非硅基介孔材料的研究尚不如對硅基介孔材料研究活躍。但由于其組成的多樣性所產(chǎn)生特性，光電以及催化等，在固體催化、光催化、分離、光致變色材料、電極材料、信息儲存等應(yīng)用領(lǐng)域存在廣闊的前景，因此日益受到人們的關(guān)注。介孔材料出現(xiàn)與分類按照介孔是否有序：無定形(無序)介孔材料

孔徑范圍較大，孔道形狀不規(guī)則，如普通的SiO2氣凝膠、微晶玻璃等。有序介孔材料以表面活性劑形成的超分子結(jié)構(gòu)為模板，利用溶膠-凝膠工藝，通過有機(jī)物和無機(jī)物之間的界面定向?qū)б饔媒M裝成一類孔徑約在2~50nm，孔徑分布窄且有規(guī)則孔道結(jié)構(gòu)的無機(jī)多孔材料。有序介孔材料是20世紀(jì)90年代初迅速興起的一類新型納米結(jié)構(gòu)材料，它利用有機(jī)分子表面活性劑作為模板劑，與無機(jī)源進(jìn)行界面反應(yīng)，以某種協(xié)同或自組裝方式形成由無機(jī)離子聚集體包裹的規(guī)則有序的膠束組裝體，通過煅燒或萃取方式除去有機(jī)物質(zhì)后，保留下無機(jī)骨架，從而形成多孔的納米結(jié)構(gòu)材料，在催化、吸附、分離及光、電、磁等許多領(lǐng)域有著潛在的應(yīng)用價值。介孔材料的特點(diǎn)具有規(guī)則的孔道結(jié)構(gòu)孔徑分布窄，且在2~50nm之間可以調(diào)節(jié)經(jīng)過優(yōu)化合成條件或后處理，可具有很好的熱穩(wěn)定性和一定的水熱穩(wěn)定性顆粒具有規(guī)則外形，且可在微米尺度內(nèi)保持高度的孔道有序性介孔材料的合成方法溶膠-凝膠法水熱合成法微波輻射合成法相轉(zhuǎn)變法沉淀法目前應(yīng)用最多溶膠-凝膠法以不同類型的模板劑(如表面活性劑)所形成的超分子自聚體為模板，通過溶膠-凝膠過程，在無機(jī)物與有機(jī)物之間的界面定向引導(dǎo)作用下自組裝成介孔材料。根據(jù)模板不同可分為：表面活性劑模板、嵌段共聚物模板和有機(jī)小分子模板等。近年來，用配位體輔助模板機(jī)理成功地合成了許多具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的非硅組成的有序介孔材料。水熱合成法高溫高壓下在水(水溶液)或溶劑、蒸汽等流體中進(jìn)行合成反應(yīng)，常與其他合成技術(shù)相結(jié)合。該方法是模擬天然沸石礦物的合成條件來進(jìn)行的介孔分子篩合成方法，其合成的一般過程是將一定量的表面活性劑、酸或堿加入到水中組成混合溶液，再向其中加入無機(jī)源形成水凝膠，然后在高壓釜中升高至一定溫度，通過自生壓力晶化處理，再經(jīng)過過濾、洗滌、干燥、煅燒或萃取以除去模板劑，最后得到有序的介孔材料。微波輻射合成法晶化階段用微波輻射合成了介孔材料MCM-41全微波輻射法，即晶化和脫模均在微波作用下合成出MCM-41微波輻射加熱不同于傳統(tǒng)的加熱方式，它是在電磁場作用下，通過偶極子極化使體系中的極性分子急劇扭轉(zhuǎn)、摩擦產(chǎn)生熱量來實(shí)現(xiàn)，具有內(nèi)外加熱、升溫速度快、高效節(jié)能、環(huán)保衛(wèi)生等優(yōu)點(diǎn)。利用全微波輻射法合成MCM-41介孔分子篩，整個過程用時不到5h。和水熱法相比，合成時間大大縮短，同時利用微波技術(shù)，高效節(jié)能，操作便利，環(huán)境污染少。介孔材料的表征手段介孔材料表征