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1、·36·材料导报2006年11月第20卷专辑Ⅶ3表面活性剂模板法制备介孔材料李斌,王剑华,郭玉忠,孔令彦(昆明理工大学稀贵及有色金属教育部重点实验室,昆明650093)摘要自从发现M41S系列介孔分子筛以来,人们对介孔材料的研究越来越活跃。在介孔材料的制备方面,用表面活性剂作模板来组装的方法有着重要的地位。对介孔材料的研究工作进行了简要介绍,讨论了介孔材料的形成机理、制备和影响介孔材料结构的因素。关键词介孔材料模板法制备机理MesoporousMaterialsSynthesizedbySurfactantTemplateLIBin,WAGNJi
2、anhua,GUOYuzhong,KONGLingyan(KeyLabforRareandNon2ferrousMetalsofStateEducationMinistery,KunmingUniversityofScienceandTechnology,Kunming650093)AbstractSincethediscoveryofM41Sfamily,theresearchesonmesoporousmaterialshaveattractedconsid2erableattention.Thetemplateofself2assembli
3、esofsurfactantsplayscrucialroleintheformationofmesoporousmateri2als.Thisarticlereviewstherecentresearchesonthemesoporousmaterials,coveringtheformationmechanismofmeso2porousmaterials,thesynthesisofmesoporousmaterialsandthefactorsinfluencingthemesoporousstructure.Keywordsmesopo
4、rousmaterials,template,synthesis,mechanism[7]表面活性剂在溶液中自聚形成胶束、液晶等不同形态的过程,0前言二是前驱体以表面活性剂形成的超分子结构(胶束、液晶等)为根据国际纯粹化学与应用化学联合会(IUPAC)的定义:多模板的界面组装过程。该过程受无机物种的缩聚动力学过程和[8]孔物质孔径>50nm的孔为大孔(Macropore),孔径介于2～不同缩聚单元的热力学等因素的影响。从热力学的观点出50nm之间的孔为介孔或中孔(Mesopore),孔径<2nm的孔为发,在合成介孔材料的体系中,最终产物的结构应使
5、体系的[1][2]微孔(Micropore)。1992年Mobil公司科学家首次报道了Gibbs自由能降至最低,体系的总Gibbs自由能可以表示为:利用表面活性剂聚集体作模板合成介孔分子筛MCM241的消G=Gorg(A,P)+Gwall(A,P)+Gsol(P)+Ginter(A,P)息,它具有规整的六方有序孔道排列和窄的孔径分布,且具有大式中:A表示界面面积;P表示各类物种的类型及浓度;Gorg(A,的比表面积,这一非常有意义的报道立即引起了国际上各相关P)表示有机分子的自组自由能;Gwall(A,P)表示无机孔壁自由学术界的重视。能;Gso
6、l(P)表示溶液的贡献自由能;Ginter(A,P)表示无机2有机表面活性剂模板法就是利用多个表面活性剂分子相互聚集界面能。从动力学的观点来看,有序的介观结构生成是两个竞起来的多分子聚集体(胶束、胶囊等形态)作为模板合成所需要争过程平衡的结果:(1)相分离过程;(2)模板剂和无机物种共聚的材料的一种方法。M41S系列就是采用这种方法合成的,利和有序化过程。介孔结构形成的物理化学过程相当复杂,目前[9]用此法可合成出具有孔道排列有序,孔径均一、可调,形貌易于关于有序介孔材料的合成机制有多种:重要的有Beck等提出剪裁,并可制成膜、片、球状材料等优点
7、的材料,因此引起了众多的液晶模板机理(Liquid2CrystalTemplate,LCT)和协同作用机[10][11,12]研究领域的广泛关注。理,Monnier等提出的电荷密度匹配机理,霍启升等依目前,有关介孔材料的研究非常热门,因为在分子的催化、据表面活性剂与无机物种间各种不同相互作用提出的广义液晶[13]吸附、分离及其它(如光电纳米器件)等领域存在诱人的广阔应模板机理,Inagaki等提出的硅酸盐片迭机理。用前景。研究热点主要集中在介孔形成机理的合理解释、介孔1.1液晶模板和协同作用机理材料新结构、新功能(具备一些特殊功能如磁、光、分离等
8、性能)当初为了解释MCM241的合成机理,Mobil公司最早提出[3～6]的合成以及介孔材料稳定性的提高等。下面对近几年来介了液晶模板机
