14种常见的多孔材料

UPAC根据孔径规模将孔划分为微孔（<2 nm），中孔或中孔（2至50 nm），大孔（> 50 nm）；根据最新定义，将孔细分为微孔（<0.7 nm）和微极（0.7-2 nm），而低于100 nm的孔统称为纳米孔。那么这些孔材料的名称是怎么来的呢？

MCM系列

MCM 是 Mobil Composition of Matter 的缩写。主要由美孚石油研究人员，以硅酸乙酯为硅源，采用基于胶束的软模板法合成。 MCM 火枪手是 MCM-41、MCM-48 和 MCM-50。 MCM-41是六边形介孔结构，由排列规则的圆柱形介孔构成的一维孔结构。中孔直径在2-6.5 nm之间可调，比表面积大。与分子筛相比，MCM-41 中没有布朗斯台德酸位点。由于其薄壁和硅单元的低交换率，Si-O键在沸水中水解并重新交联，导致结构损坏。因此，热稳定性不好。最早的 MCM-41 合成论文发表在 1992 年的 JACs 上，目前被引近 12,000 次。 (J. Am. Chem. Soc., 1992, 114 (27), pp 10834-10843.) MCM-48 具有三维互连的单元结构。 MCM-50 是一种层状结构，只能称为“介孔结构”而不是“中孔”，因为层状结构在去除表面活性剂形成层时会坍塌，并且由于没有孔隙，因此这不是 Deep down。 

SBA系列

SBA是Santa Barbara Amorphous的缩写。其中，大牌是SBA-15。 SBA-15最初是由复旦大学的老师赵东元在美国加利福尼亚大学圣塔芭芭拉分校进行了研究生学习后于1998年合成的。该年在《科学》杂志上发表，被引用了10,000多次（ 1998年1月23日，科学：279、5350、548-552。 SBA系列中孔二氧化硅材料是使用嵌段型表面活性剂通过软模板法合成的。其孔径可在5-30 nm范围内调节。 SBA-15由一系列六边形平行圆柱状通道组成，带有一些中孔或孔，它们随机排列，细胞壁厚度为3-6 nm。由于SBA-15的壁厚，该材料的水热稳定性优于MCM系列。 SBA-15是包含两种中孔材料的多维多孔材料。它可以在煅烧过程中去除嵌入在孔壁中的表面活性剂，从而形成微孔结构。

HMM系列

HMM是广岛中孔材料的缩写，由广岛大学的研究人员于2009年首次制备。HMM是球形中孔硅材料，孔径为4-15 nm，可调外径为20-80 nm。在合成步骤中，作者首先通过油/水/表面活性剂混合溶液形成乳液液滴，然后以原位生成的聚苯乙烯颗粒为模板生长硅，在去除模板后生成球形中孔二氧化硅。 （微孔和中孔材料120（2009）447-453。）

TUD系列

TUD代表代尔夫特工业大学，又称代尔夫特工业大学。在电子显微照片中，TUD-1表现为泡沫，表面积为400-1000 m2 / g，可调中孔介于2.5至25 nm之间。在材料合成中，没有表面活性剂，三乙胺用作有机模板剂。可以通过调节有机模板剂和硅源的比例来控制孔结构。 （化学公报，2001，713-714）

FSM系列

FSM是折叠板介孔材料的缩写。直译的名称是，折叠的片状介孔材料。 FSM合成是在碱性条件下合成层状硅酸盐材料Kanemite和长链烷基三甲胺（ATMA）进行混合处理后发生的离子交换，从而获得了窄孔尺寸分布的三维六角形介孔二氧化硅材料。 FSC的比表面积为650-1000 m2 / g，孔径为1.5-3 nm。 （Bull.Chem.Soc.Jpn。，69，No.5（1996））

套件系列

KIT找不到非常正式的声明，很可能是Korea Advanced Institute of Science and Technology的缩写。同样属于有序介孔二氧化硅材料，不同于SBA-15（立方p6mm）单向孔结构，KIT-6（立方la3d）具有相互连接的立方介孔结构。在KIT-6的合成中，使用了三嵌段表面活性剂（EO20PO70EO20）和丁醇的混合物作为结构导向剂。 KIT-6孔径可在4-12 nm范围内调节，比表面积为960-2200 m2 g-1。 （化学公报，2003，2136-2137）

CMK系列

合成中孔碳的常用方法是硬模板法。以MCM-48和SBA-15等中孔分子筛为模板来选择合适的前体，在酸的催化下将前体碳化并沉积在中孔道的孔中，然后用NaOH或HF中孔SiO2溶解，获得中孔碳。 1999年，Ryoo使用介孔材料作为硬模板成功复制了其他介孔材料。该系列材料命名为CMK。也没有找到正式的命名，但很可能是Carbon Molecular Sieves和Korea的合并命名。他先后以MCM-48，SBA-1，SBA-15和KIT-6为模板，生产了CMK-1，CMK-2，CMK-3，CMK-8和CMK-9介孔碳分子筛材料。 （J. Phys。Chem。B，103，37，1999.）CMK-3是二维六边形结构，具有狭窄的孔径分布，高的比表面积（1000-2000 m2 / g），大的孔体积1.35 cm3 / g）和强的耐酸碱性，是良好的催化剂载体。

FDU系列

FDU系列是复旦大学的缩写，是赵东元老师回到复旦大学后所做的工作。 FDU是通过软模板法合成的一系列酚醛树脂。有序的介孔碳材料可以通过高温碳化来合成，并且由球形孔组成。同样是使用表面活性剂作为结构导向剂，使用酚醛树脂前体为原料，通过溶剂蒸发自组装法得到有序的结构。 （Angew.Chem.Int.Ed.2005，44，7053-7045）

STARBON系列

Starbon是介孔碳材料的名称。因为最初的Starbon是约克大学的研究人员通过淀粉的溶胶-凝胶法合成，然后碳化。因此，它的名字叫Starbon，并注册了品牌名称“Starbon”。 Starbon中孔体积为2.0 cm3/g，比表面积为500 m2/g，可用作催化剂载体、气体吸附剂或净水剂。现在Starbon的原料可以扩展到果胶和海藻酸。

ZSM系列

ZSM是Socony Mobil沸石的缩写，ZSM-5是商品名，是Socony Mobil Corporation发现的第五种沸石。 Nature于1975年进行了合成，并于1978年报告了其结构。ZSM-5是正交晶系。它是一种具有高硅和五元环的三维交叉通道的沸石分子筛。它具有亲油性和疏水性，具有很高的热稳定性和水热稳定性，并且大多数孔的直径约为0.55 nm。

AlPO系列

AlPO是无酸微孔磷酸铝分子筛的简称，是美国UOP公司自1980年代以来研制的“第二代分子筛”。这些分子筛骨架由等量的AlO4-和PO4-四面体组成，呈电中性，酸催化性能较弱。随着杂原子的引入，可以打破AlPO沸石骨架原有的电荷平衡，使其酸性、吸附性能和催化活性显着提高。 AlPO4-5的骨架结构属于六方体系，具有典型的12元环主通道，孔径为0.76 nm，与芳烃相当。

SAPO系列

SAPO是硅铝磷酸盐的缩写，SAPO-34是UCC于1982年首次报道的分子筛，而代号为34。 SAPO-34的骨架由PO2 +，SiO2，AlO2-组成，并具有三维交叉通道，八环孔径和中等酸位。以及吸附分离和膜分离均表现出优异的性能。 SAPO-11的成分为Si，P，Al和O四种，其成分可在较大范围内变化，产物中的硅含量随合成条件而变化。具有一维十环结构的SAPO-11介孔沸石成卵形孔。 SAPO分子筛骨架带负电，因此具有可交换的阳离子并具有质子酸度。 SAPO分子筛可用作吸附剂，催化剂和催化剂载体。

还有其他几种不常用的多孔材料：
密西根州立大学  （密歇根州立大学）是Pinnavaia等人开发的一系列介孔分子筛。密西根大学。 MSU-X（MSU-1，MSU-2和MSU-3）。 MSU-V，MSU-G具有多层囊泡的分层结构。

HMS

（六角中孔二氧化硅）是由Pinnavaia等人开发的中孔分子筛，也是具有低序度的六边形结构。

APM

（酸制备的介孔结构）是Stucky等人的早期研究，是在酸性条件下制备的，是MCM系列合成方法（碱性介质）的延伸。
不仅名称非常独特，而且多孔材料的应用也非常广泛，主要有：

1.高效的气体分离膜；

2.化学过程催化膜；

3.用于高速电子系统的基板材料；

4.光通信材料的前体；

5.高效保温材料；

6.用于燃料电池的多孔电极；

7.电池的分离介质和电极；

8.燃料（包括天然气和氢气）的存储介质；

9.选择环保清洁的吸收剂；

10.特殊的可重复使用过滤器。这些应用将对工业应用和人们的日常生活产生深远的影响。

参考文献：1. J. Am。化学Soc。，1992，114（27），第10834-10843.2。 1998年1月23日，科学：279、5350、548-552.3。微孔和中孔材料120（2009）447-453.4。化学Commun。，2001，713-714.5。公牛。化学Soc。 Jpn.69，No.5（1996）6。 J.化学化学，化学。公社1993，8，680.7。化学Commun。，2003，2136-2137.8。 J.物理化学B，103，37，1999.9。 Angew。化学诠释埃德2005，44，7053-7059。