在沸石上修飾介孔——及其方法、性質(zhì)以及應(yīng)用簡(jiǎn)介當(dāng)今社會(huì)，越來(lái)越需要綠色節(jié)能型的科技。其中之一的新材料便是多孔物質(zhì)。這些材料具有很高的比表面積，而且具有很高的化學(xué)活性以及選擇性吸附。沸石是一種多孔的且孔徑都是分子尺寸的晶體，因此它與不同尺寸和形狀的分子有一定的選擇性。沸石常常被使用于催化劑，分子篩。這是因?yàn)樗麄兙哂蟹浅＞坏?，高比表面積的小孔。沸石最大的缺點(diǎn)就是沸石孔道?。?.8nm），孔容?。?lt;1.5nm），對(duì)于反應(yīng)物擴(kuò)散的影響就非常大。在工業(yè)上已經(jīng)證實(shí)了質(zhì)量傳輸?shù)南拗茖?duì)反應(yīng)起著一個(gè)很大的作用。為了克服這個(gè)困難，人們想到：把沸石的孔做大;將沸石顆粒做小;把大孔植入沸石中。其一，當(dāng)沸石的孔道達(dá)到了1.5nm以后，其孔徑就很難增加了。其二，縮小顆粒的尺是一種減少擴(kuò)散路徑的方法，但有報(bào)道說(shuō)如果把沸石顆粒做到100nm以下，那么微孔的增多會(huì)導(dǎo)致催化活性的降低。另外沸石小顆粒還會(huì)帶來(lái)一個(gè)回收的困難，以及其整體穩(wěn)定性的降低。與微孔的分子篩（<2nm）相比，介孔中分子遷移速度要快的多，這也正是催化劑所要求的。于是把介孔分子篩植入沸石就成為了熱門(mén)。這篇綜述囊括了最近5年，人們?cè)趯?shí)驗(yàn)和理論方面的成果。常規(guī)介孔硅材料介孔材料是既沸石后的又一大熱點(diǎn)。如MCM-41系列，其介孔組成的形狀成六角形，它的孔徑有1.5nm到10nm不等。隨著合成條件的改進(jìn)，其他介孔材料也相繼出現(xiàn)。隨后出現(xiàn)的層狀結(jié)構(gòu)的FSM系列，M41s系列，MSU系列，SBA系列等等。介孔修飾的沸石既然沸石和介孔材料都有各自的優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)，可以想辦法將他們的優(yōu)點(diǎn)融合在一起。主要在沸石中引入介孔的方法一是脫鋁等化學(xué)處理方法；二是一些模板法：大孔的模板法——碳基材料能在ZSM-5中產(chǎn)生10nm到10nm的孔徑；納米級(jí)別的模型——對(duì)小顆粒ZSM-5在內(nèi)部修飾介孔。利用NaOH對(duì)沸石骨架腐蝕利用NaOH選擇性的將Si原子拉出骨架，可以知道介孔最初都是先從沸石的邊界處以及缺陷位產(chǎn)生的。右圖是一個(gè)不同硅鋁比腐蝕程度的簡(jiǎn)圖，可以看到當(dāng)硅鋁比越大時(shí)，其腐蝕硅的程度也越大。水熱及化學(xué)處理這種方法能對(duì)結(jié)構(gòu)做一定的處理，同樣能對(duì)路易斯和布魯斯特酸位產(chǎn)生一定影響。通過(guò)這種方法，能夠在沸石中產(chǎn)生5-50nm的介孔。圖：77k時(shí)一些Y沸石的N2吸附曲線：(a)NaY(CBV100);(b)USY(CBV400,steamedonce);(c)XVUSY(CBV780,steamedtwiceandacidleached);(d)HMVUSY(high-mesoveryultrastableY).我們可以明顯的看到，水蒸汽處理過(guò)的Y沸石其介孔有一個(gè)顯著的增加。帶有內(nèi)部介孔結(jié)構(gòu)的納米尺度的沸石第一種是在帶有介孔孔的模板中長(zhǎng)出納米級(jí)的ZSM-5。第二種是在沸石表面負(fù)載碳基材料后將其煅燒然后再表面產(chǎn)生介孔。模板法（在制備過(guò)程中使用）碳基材料模板，多壁碳管及碳納米線模板。上圖是碳管的一個(gè)修飾過(guò)程。最后再將其煅燒便能得到介孔結(jié)構(gòu)。碳介孔材料模板直接模板法合成還是現(xiàn)在被使用最多的方法，在于它的靈活多變。碳的氣象凝膠模板法我們簡(jiǎn)稱(chēng)為CA，是在凝膠狀態(tài)下，將碳作為模板的方法。聚合物氣象凝膠模板法?？偨Y(jié)上面的方法都很成功的在沸石中產(chǎn)生了介孔結(jié)構(gòu)，這必然引起人們對(duì)這個(gè)領(lǐng)域更多的關(guān)注。這篇文章對(duì)介孔沸石在性能，以及制備的條件、環(huán)境等進(jìn)行了一個(gè)簡(jiǎn)單的回顧。對(duì)沸石采用了各種各樣不同的后續(xù)處理；其中堿腐蝕、水熱處理、及其他化學(xué)處理手段是最常用的方法。沸石經(jīng)過(guò)處理后具有了部分介孔材料的性質(zhì)。新型的雙重模板法是用碳材料，在制備完成后就可以將碳燒掉。在很多商業(yè)化的例子中（例如重油的裂化），用堿或者水熱處理的沸石受到非常大的重視。其巨大的潛能和潛在的商機(jī)和最近的它的新型模板法是分不開(kāi)的。這就預(yù)示著這種新型的修飾有介孔的沸石，必定會(huì)產(chǎn)生一系列令人吃驚的應(yīng)用。讀后感作者顯然已經(jīng)深入到了這一領(lǐng)域的前沿，并非常了解這個(gè)領(lǐng)域里的每一個(gè)進(jìn)展。這篇綜述首先在文章開(kāi)頭給人提了一個(gè)問(wèn)題：既然介孔有這么多的好處，而沸石沒(méi)有，那么我們能干些什么事了？然后，作者引出了在沸石上修飾介孔的途徑這個(gè)最有希望的方案。接下來(lái)，作者介紹了到目前為止合成出來(lái)的介孔材料體系，使人們知道了介孔材料確實(shí)是當(dāng)前的一個(gè)熱門(mén)。隨后再引出在沸石上修飾介孔的各種例子。介孔材料和沸石由于介孔和微孔孔徑的不同，是兩個(gè)不同哦材料。通過(guò)這樣處理后得到的物質(zhì)可以稱(chēng)之為交叉材料，它可能在性能上比會(huì)沸石好——擴(kuò)散性好了、孔容提高了。但是這樣也有可能對(duì)沸石原本的骨架造成一定的破壞，穩(wěn)定性也有可能降低。不管是水熱、堿腐蝕等后續(xù)處理過(guò)的樣品，還是利用模板法制作出來(lái)的樣品，對(duì)他們的性能都做了各種測(cè)定，最后是我們可以看到：1極小部分沸石的晶體結(jié)構(gòu)會(huì)被破壞，很多樣多樣品也只是在本身缺陷處形成了介孔；2其擴(kuò)散性能確實(shí)比沸石好了不知多少，達(dá)到幾倍之多，各類(lèi)氣體吸附數(shù)據(jù)也說(shuō)明了這一點(diǎn)；3而且其重量也降低了，對(duì)其應(yīng)用很有利。如果我們得到了這樣一種材料。它沸石的性能也有，介孔的性能也有，而且穩(wěn)定不降低，其重量也降低了，這就是材料學(xué)上的一個(gè)重大進(jìn)步，并有可能進(jìn)一步發(fā)展到工業(yè)化。個(gè)人以為其中的碳基模板法想法確實(shí)獨(dú)到，讓人耳目一新，這種方法在很多方面都要優(yōu)于后續(xù)處理的樣品。用碳基模板法合成的材料，首先它的均一性非常好，而水熱或堿腐蝕的，他們產(chǎn)生的大部分介孔則都集中在表面而且多產(chǎn)生于缺陷處——這樣他們的實(shí)際性能會(huì)大大折扣。碳基模板法結(jié)合了最新的研究碳材料的潮流，又是一個(gè)前沿的交叉學(xué)科，它勢(shì)必在今后會(huì)得到非常大發(fā)展。參考文獻(xiàn)：YoushengTao,HirofumiKanoh,LloydAbrams,andKatsumiKaneko；Mesopor