这些大有来头的多孔材料

大家对有机化学中的人名反应应该不陌生。人名反应是对一个有机化学家的很高的荣誉。在无机化学研究领域里面，我们也有很多比较有名的多孔材料，这些材料多以研究所或者研究人员所在大学的名字来命名，今天小编整理了一些介孔材料的名字以及其由来。

MCM系列

MCM是Mobil Composition of Matter, Mobil Crystalline Materials的简称。主要有美孚石油公司的科研人员，以硅酸乙酯为硅源，通过基于胶束的软模板的方法合成的。MCM系列中，比较有名的是MCM-41 (Mobil Composition Of Matter N. 41)。MCM-41中是有规整的圆柱形介孔排列而成的一维孔道结构。介孔孔径可以在2 – 6.5 nm之间可调。相比于分子筛，MCM-41中没有Bronsted酸位；由于其孔壁很薄且硅基单元交流度不高，因此其水热稳定性不好。最早关于MCM-41合成的论文发表于1992的JACs上，现在该论文的引用量已经接近12，000次。（J. Am. Chem. Soc., 1992, 114 (27), pp 10834-10843.）

图1 MCM-41的合成机理图，使用的表面活性剂是阴离子表面活性剂

SBA系列：

SBA系列介孔硅材料的命名来源于加州大学圣芭芭拉分校，是Santa Barbara Amorphous的简称。其中，名气比较大的是SBA-15。SBA-15是赵东元老师的成名作，于1998年发表在Science上，目前论文的引用已超过10000次。SBA系列的介孔硅材料也是使用软模板法合成的，使用的是嵌段型表面活性剂；其孔径在5 - 30 nm的范围内可调。由于SBA-15的孔壁较厚，材料的水热稳定性较MCM系列材料要好一些。在煅烧过程中能够去除掉镶嵌在孔壁中的表面活性剂，进而产生微孔结构，因此SBA-15是同时含有微介孔的多维孔材料。（Science 23 Jan 1998: 279, 5350, 548-552.）

图2 （左）不同孔径的SBA-15的TEM图，（右）三嵌段的表面活性剂的疏水端会进入到形成的二氧化硅的孔壁当中，煅烧出去模板后，就得到微孔。

HMM系列：

HMM是(Hiroshima Mesoporous Material)的简称，是由广岛大学（Hiroshima University）的研究人员于2009年首先制备得到。HMM是球形的介孔硅材料，其孔径大小4 -15 nm，外径20 - 80 nm可调。在其合成步骤中，作者首先通过油/水/表面活性剂混合溶液形成乳液微滴，然后在以原位生成的聚苯乙烯颗粒为模板生长硅，除去模板后就得到球形的介孔硅。（Microporous and Mesoporous Materials 120 (2009) 447-453.）

图3 HMM的合成机理示意图，以及产品的SEM和TEM图

TUD系列：

TUD是Technische Universiteit Delft的简称，也就是荷兰代尔夫特理工大学。在电镜图中，TUD-1呈现泡沫状，其表面积在400-1000 m2/g之间，介孔孔径在2.5 – 25 nm之间可调。材料的合成中，没有表面活性剂，而采用三乙胺作为有机模版剂，通过调节有机模版剂和硅源的比例可以调控其孔结构。（Chem. Commun., 2001, 713–714）

图4 （左） TDU-1的SEM图，（右）以TDU-1为硬模版合成的介孔炭材料

FSM系列：

FSM是Folded Sheets Mesoporous Materials的简称。直译其名字就是，折叠的片状介孔材料。FSM的合成是将合成的层状硅酸盐材料Kanemite与长链烷基三甲基胺(ATMA)在碱性条件下混合处理，发生离子交换作用，得到孔径分布狭窄的三维介孔氧化硅材料。FSC的比表面积在650 -1000 m2/g，孔径大小在1.5 -3 nm。（Bull. Chem. Soc. Jpn., 69, No. 5 (1996)）

图5 FSM的透视电镜图

KIT系列：

KIT没有找到很官方的说法，不过我注意到首先制备该材料的研究人员的工作单位是“Korea Advanced Institute of Science and Technology”，因此很有可能是该机构的简写。同样是属于有序介孔二氧化硅材料，不同于SBA-15 (cubic p6mm)的单向的孔道结构，KIT-6 (cubic la3d)具有互相联通的介孔结构。在KIT-6的合成中，使用三嵌段表面活性剂（EO20PO70EO20）和丁醇的混合物作为结构导向剂。KIT-6的孔径大小在4 -12 nm内可调，比表面积960 - 2200 m2 g-1。（Chem. Commun., 2003, 2136-2137）

图6 （左）SBA-15 p6mm和KIT-6 la3d的结构示意图，（右）KIT-6的TEM图

CMK系列：

1999年Ryoo以介孔材料为硬模板成功地复制了其他介孔材料。这一系列材料命名为CMK。同样没有找到官方的命名说法，不过很有可能是Carbon Molecular Sieves和Korea的结合起来命名的。他先后以MCM-48, SBA-1, SBA-15, KIT-6为模板复制出了CMK-1, CMK-2, CMK-3, CMK-8, CMK-9介孔碳分子筛材料。（J. Phys. Chem. B, 103, 37, 1999.）

图7 CMK-1和CMK-3的透射电镜图

FDU系列：

FDU系列是Fudan University的简称，是赵东元老师回到复旦之后做的工作。FDU是一系列使用软模板法合成的酚醛树脂，经高温碳化可以合成得到有序介孔炭材料。同样是使用表面活性剂作为结构导向剂，使用酚醛树脂的前驱体作为原料，通过溶剂挥发自组装的方法来得到有序的结构。（Angew. Chem. Int. Ed. 2005, 44, 7053 - 7059）

图8 经过高温碳化后的FDU-15和FDU-16

Starbon：

Starbon是介孔炭材料的名称。因为最初的Starbon是约克大学（University of York）的研究人员通过淀粉（Starch）的溶胶凝胶方法合成，然后经过碳化得到的。因此，其名字叫Starbon，并且注册了商标名称“Starbon”。Starbon的介孔孔容为2.0 cm3 / g，比表面积为500 m2/g，可作为催化剂的载体，气体吸附或者水净化剂。现在Starbon原料可以扩展到果胶和海藻酸。

图9（左）Starbon的合成步骤，（右）Starbon的SEM图

相应的分子筛和金属有机框架材料中也有很多有名的材料，我们将在下一期推出。

注：小编学识有限，读者有补充的材料请在后台留言指出；在最新版本中我们会更新上去。