Page 28 - 《精细化工》2020年 第10期
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·1958· 精细化工 FINE CHEMICALS 第 37 卷
或外表面为模板，通过控制反应时间使填充到模板
中的单体发生化学反应或物理包覆，最终去除模板
得到结构多样的介孔 SiO 2 材料 [30-33] 。主要有 3 个步
骤：（1）模板材料的制备及处理；（2）介孔材料无
机物种的包覆；（3）模板的去除。在现有硬模板中，
对 PS 的研究最为集中。YANG 等 [34] 在 AAO（阳极
氧化铝膜，直径 47 mm，孔径 147 nm）表面自旋包
覆和交联 PS 层，然后将 PS/AAO 浸入由十六烷基三
甲基溴化铵（CTAB）、乙醇和扩孔剂组成的水包油
乳液中，在 PS/AAO 表面生长介孔 SiO 2 （MSTF），
通过煅烧除去 PS 模板，制备了覆盖在 AAO 表面的
薄层垂直介孔 SiO 2 复合薄膜 E-MSTF⊥AAO（如图
[8]
图 1 M41S 系列介孔材料结构示意图
Fig. 1 Structural diagram of M41S series mesoporous 2 所示）。发现添加不同分子尺寸和水溶性的扩孔剂
[8]
materials （乙酸乙酯、十六烷、癸烷和戊醚）可以调节胶束
尺寸，从而形成具有不同孔径的介孔 SiO 2 膜。
介孔 SiO 2 的孔径尺寸与外部形貌是影响其实际 [35]
应用的主要因素 [16] 。孔道作为气体或流体的输送路 BELOSTOZKY 等 采用粒径分布较窄的 PS 微球为
模板，通过在其上包覆 3 层 SiO 2 纳米粒子，再在高
径，其尺寸大小会影响所输运气体或流体的类型，
温下煅烧去除 PS 微球，制备了均匀的多孔 SiO 2 微
当气体或流体的分子尺寸大于孔道直径时，介孔
球，其尺寸分布均匀，孔径为 2.89 nm，具有较大的
SiO 2 难以实现对它的吸附、储存或运输。孔径分布
比表面积。
会影响客体分子的选择性吸附、储存和运输效率，
当孔径分布较窄时，介孔 SiO 2 对客体分子的选择性
较高，在纳米分子的选择筛分与高功能催化剂载体
方面有良好的应用 [17-18] 。除此之外，层次性孔道的
引入可以进一步提高介孔 SiO 2 的比表面积，从而提
高介孔 SiO 2 与其他物种的相互作用能力 [19-21] 。由此
可知，介孔 SiO 2 纳米材料的发展与前景在很大程度
上取决于对其孔径和形貌的调控。然而，影响介孔
SiO 2 孔径和形貌的因素众多，如模板剂的种类，采
用不同的表面活性剂作模板可以获得棒状结构、片
状结构和三维结构的介孔材料 [22] 。 图 2 E-MSTF⊥AAO 薄膜的制备过程示意图（a），AAO
本文在查阅大量文献的基础上，对模板法制备 （b）和 E-MSTF⊥AAO（c）的 SEM 图 [34]
介孔 SiO 2 材料的最新研究进展、影响介孔 SiO 2 孔径 Fig. 2 Preparation route of E-MSTF⊥AAO film (a), SEM
调节与形貌变化的主要因素，如模板剂的种类、有 pictures of AAO (b) and E-MSTF⊥AAO (c) [34]
机助剂、反应条件等进行了归纳总结。
硬模板法制备介孔材料相较于软模板法有着更
1 模板法制备介孔 SiO 2 的研究进展 强的限域作用，能够严格控制介孔 SiO 2 孔径的大小
和尺寸 [36-38] 。但是，硬模板法合成介孔 SiO 2 的过程
模板法主要是以模板为主体构型去控制、影响 中模板去除一般较为复杂，往往需要一些强酸、强
和修饰材料的形貌，利用空间限域作用实现对介孔 碱或高温辅助，这不但增加了制备工艺的复杂性，
材料大小、形貌、结构等的控制 [23-25] 。根据所用模 而且对介孔 SiO 2 的结构也会产生破坏。
板的不同，分为以共价键维持其特定结构的硬模板 软模板法主要是指溶致液晶充当模板的方法，
和以分子间或分子内相互作用维持其特定结构的软 因溶致液晶相会随温度、浓度、介质等变化而变化，
模板两种。其中，常见的硬模板有多孔氧化铝、分 有一定的柔软性，所以称为软模板 [39-40] ，通常为两
子筛、聚合物纤维、径迹蚀刻聚合物膜、聚苯乙烯 亲性分子形成的聚集体。如 DAI 等 [41] 以 CTAB 为模
微球（PS）、碳纳米管等 [26-29] 。而软模板则常常是由 板，通过微乳液法合成了具有核壳结构的树枝状介
表面活性剂分子聚集而成的胶团、反胶团、囊泡等。 孔 SiO 2 包覆上转换纳米粒子 UCNP@dMSN 材料，
硬模板法制备介孔 SiO 2 多是利用材料的内表面 其具有高度有序的介孔结构和良好的单分散性，通
