赵东元院士科研成果 | 有序介孔材料——种类齐全，介观有序度高，比表面积大

有序介孔材料在催化^[1]、吸附、分离、能源转化和储存^[2]、环境处理^[3]、传感、信息、电子器件^[4]、生物医学^[5]等领域表现出巨大的应用前景。它具有大的孔径（2-50 nm）、高的比表面积、大的孔体积、可调的孔结构和形貌、多样化的骨架组成和易于修饰的表面等优异性质。此外，介孔材料还可以作为纳米尺度的微型反应器，为人们从微观角度研究纳米限域效应和纳米材料的小尺寸效应、表面效应及量子效应等奇特性能提供了重要的基础。

介孔二氧化钛用于光电器件^[4]

百灵威独家销售复旦大学赵东元院士研发的系列新型功能介孔材料，其优势如下：

• 种类多达10种，涵盖无机、有机乃至金属氧化物等，如二氧化硅、碳、二氧化钛，丰富了介孔材料的种类；
• 介观结构高度有序，且比表面积高、孔体积大、孔径分布窄，使其在多个领域表现出巨大的应用前景；
• 表面易有机官能团化，可修饰巯基、氨基、环氧化物、咪唑等基团；
• 颗粒分散性好，不易团聚、沉降，便于后期对介孔材料催化、吸附、分离的进一步研究。

介孔二氧化硅

• 应用领域：催化剂载体（如贵金属、金属氧化物等）；污染物吸附剂及检测器（如H₂S、甲醛、藻毒素等）；纳米药物载体（如细胞色素C、血清蛋白等）

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SBA-15
平均粒径：500-2000 nm
二维六方结构（p6mm）
比表面积：700-1100 m²g^-1
孔径（BJH 法）：6-11 nm
孔体积：0.6-1.3 cm³g^-1
水和乙醇中分散性良好
表面可修饰基团：巯基、氨基、环氧化物、咪唑等
文献：Science, 1998, 279, 548

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7631-86-9

SBA-16
平均粒径：> 1000 nm
体心立方结构
比表面积：600-960 m²g^-1
孔径（BJH 法）：5-12 nm
孔体积：0.50-0.95 cm³g^-1
水和乙醇中分散性良好
表面可修饰基团：巯基、氨基、环氧化物、咪唑等
文献：J. Am. Chem. Soc., 1998, 120, 6024

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介孔二氧化硅纳米球
平均粒径：60-250 nm
三维树枝状介孔孔道
比表面积：410-680 m²g^-1
孔径（BJH 法）：2.8-13.3 nm
孔体积：0.57-1.66 cm³g^-1
水和乙醇中分散性良好
表面可修饰基团：巯基、氨基、环氧化物、咪唑等
文献：Nano Lett., 2014, 14, 923

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7631-86-9

海胆状介孔二氧化硅纳米球
平均粒径：120-250 nm
球形表面有空心管，形成海胆状形貌
比表面积：200-450 m²g^-1
孔径（BJH 法）：2.0-3.0 nm
孔体积：0.35-0.56 cm³g^-1
水和乙醇中分散性良好
表面可修饰基团：巯基、氨基、含氧基团、咪唑等
文献：ACS Cent. Sci., 2017, 3, 839

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空心介孔二氧化硅球
平均粒径：200-800 nm
外壳为介孔氧化硅，内为空心结构
比表面积：350-800 m²g^-1
孔径（BJH 法）：2-4 nm
孔体积：0.6-1.4 cm³g^-1
表面可修饰基团：巯基、氨基、含氧基团、咪唑等
水和乙醇中分散性良好

介孔碳

• 应用领域：油水分离剂；电极材料（如电池和超级电容器）；催化剂载体（如贵金属、金属氧化物等）；有机污染物吸附剂（如丙酮、苯、罗丹明B等）；纳米过滤器（如无机纳米颗粒、生物分子）

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FDU-15
平均粒径：> 1000 nm
二维六方结构（p6mm）
比表面积：540-1500 m²g^-1
孔径（BJH 法）：3.5-8.0 nm
孔体积：0.4-1.31 cm³g^-1
有机溶剂中分散性良好
表面可修饰基团：羧基、酚羟基、酸酐等含氧基团
文献：Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 7053

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7440-44-0

FDU-16
平均粒径：> 1000 nm
体心立方结构
比表面积：510-900 m²g^-1
孔径（BJH 法）：3.7-6.8 nm
孔体积：0.4-0.85 cm³g^-1
有机溶剂中分散性良好
表面可修饰基团：羧基、酚羟基、酸酐等含氧基团
文献：Angew. Chem. Int. Ed., 2005, 44, 7053

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7440-44-0

介孔碳C-CS
平均粒径：> 1000 nm
二维六方结构（p6mm）
比表面积：800-1130 m²g^-1
孔径（BJH 法）：2.0-4.0 nm
孔体积：0.8-1.52 cm³g^-1
有机溶剂中分散性良好
文献：J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 11652

介孔碳硅复合材料

• 应用领域：独特的“钢筋-混凝土”结构无机有机复合材料，可应用于催化剂载体（如贵金属、金属氧化物等）；无机/有机污染物吸附剂及检测器（如丙酮、苯、罗丹明B等）

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介孔碳/二氧化硅纳米复合材料
平均粒径：> 1000 nm
二维六方结构（p6mm）
比表面积：280-600 m²g^-1
孔径（BJH 法）：2.2-6.8 nm
孔体积：0.21-0.58 cm³g^-1
有机溶剂中分散性良好
表面可修饰基团：巯基、氨基、咪唑以及一些含氧基团
文献：J. Am. Chem. Soc., 2006, 128, 11652

介孔二氧化钛

• 应用领域：电极材料（如染料敏化太阳能电池）；光催化剂（如光催化制氢、光催化降解有机污染物等）

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介孔二氧化钛亚微米球
平均粒径：600-2500 nm
二维六方结构（p6mm），放射状介孔孔道
比表面积：80-157 m²g^-1
孔径（BJH 法）：5.0-12 nm
孔体积：0.2-0.56 cm³g^-1
水和乙醇中分散性良好
文献：Sci. Adv., 2015 ,1(4), e1500166.

参考文献

1. Dengke Shen, Lei Chen, Jianping Yang, Renyuan Zhang, Yong Wei, Xiaomin Li, Wei Li, Zhenkun Sun, Hongwei Zhu, Aboubakr M. Abdullah, Abdullah Al-Enizi, Ahmed A. Elzatahry, Fan Zhang, Dongyuan Zhao. ACS Appl. Mater. Interfaces. 2015, 7, 17450-17459.
2. Zhenhui Liu, Doudou Guan, Qiang Yu, Lin Xu, Zechao Zhuang, Ting Zhu, Dongyuan Zhao, Liang Zhou, Liqiang Mai. Energy Storage Mater. 2018, 13, 112-118.
3. Wei Teng, Zhangxiong Wu, Dan Feng, Jianwei Fan, Jinxiu Wang, Hao Wei, Mingjuan Song, Dongyuan Zhao. Environ. Sci. Technol., 2013,47, 8633-8641.
4. Yong Liu, Renchao Che, Gang Chen, Jianwei Fan, Zhenkun Sun, Zhangxiong Wu, Minghong Wang, Bin Li, Jing Wei, Yong Wei, Geng Wang, Guozhen Guan, Ahmed A. Elzatahry, Abdulaziz A. Bagabas, Abdullah M. Al-Enizi, Yonghui Deng, Huisheng Peng, Dongyuan Zhao. Sci. Adv. 2015 ,1, e1500166.
5. Xiaomin Li, Lei Zhou, Yong Wei, Ahmed Mohamed El-Toni, Fan Zhang, Dongyuan Zhao. J. Am. Chem. Soc. 2014, 136, 15086-15092.