介孔材料概述
介孔材料概述
关于介孔材料的综述人类社会的进步与材料科学的发展密切相关[ 1, 2 ],尤其是近几十年中,出现了许多具有特殊功能的新材料,其中介孔材料就是一种。
介孔材料是指孔径为2. 0～50nm的多孔材料,如气凝胶、柱状黏土、M41S 材料。
上世纪九十年代以来,有序介孔材料由于其特殊的性能已经成为目前国际上跨学科的研究热点之一[ 3 ]。
从最初的硅基介孔材料到其他非硅基介孔材料,各种形貌与结构的介孔材料已制备出来[ 4 ]。
目前有关介孔材料的研究还处于起步阶段,制备工艺、物理化学性质=质尚需进一步开展和改进。
但是,由于它具有较大的比表面积,孔径极为均一、可调,并且具有维度有序等特点,因而在光化学、生物模拟、催化、分离以及功能材料等领域已经体现出重要的应用价值。
有序介孔材料具有较大的比表面积,相对大的孔径以及规整的孔道结构,在催化反应中适用于活化较大的分子或基团,显示出了优于沸石分子筛的催化性能。
有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时,能够减少固体酸催化剂上的结炭,提高产物的扩散速度。
另外,还可在有序介孔材料骨架中引入金属离子及氧化物等改变材料的性能,以适用于不同类型的催化反应。
一、介孔材料的概述介孔材料是指孔径介于2-50nm，具有显著表面效应的多孔碳。
由其定义可知，介孔材料不仅指孔径大小和纳米尺度，孔隙率和表面效应也是一个重要参数。
介孔材料的平均孔径和孔隙率可在较大范围内变化，这取决于所研究的与表面有关的性能。
对于具有介观尺度孔径2-50nm的介孔固体，对应的临界表面原子分数大于20％，其最小孔隙率必须大于40％。
一般，平均孔径越大，最小的孔隙率也越大。
纳米颗粒复合的介孔碳的复合体系，是近年来纳米科学应用性越来越引人注目的前沿领域。
例如，在水的净化处理中采用复合介孔碳可使净化效率大大提高，光电碳中使用复合介孔碳有利于新功能的发挥等等。
二、介孔材料的分类按照化学组成分类，介孔碳一般可分为硅系和非硅系两大类。
1. 硅基介孔材料孔径分布狭窄，孔道结构规则，并且技术成熟，研究颇多。
介孔材料名词解释
介孔材料名词解释
介孔材料是一种孔径在2-50纳米之间的材料，具有高比表面积和孔容量，通常用于催化剂、吸附剂、分离膜等领域。
介孔材料在化学、物理、生物学等领域都有广泛的应用。
介孔材料可以分为有机介孔材料、无机介孔材料和混合介孔材料三类。
有机介孔材料主要由有机高分子自组装形成，具有较好的可控性和可调性。
无机介孔材料主要由无机化合物（如硅酸盐、铝酸盐等）自组装形成，具有良好的热稳定性和机械强度。
混合介孔材料是由有机和无机材料通过共混合成的材料。
介孔材料的特点是孔径大小适中，具有很大的比表面积和孔容量，可以大幅度增加反应物接触面积，提高反应效率和选择性。
此外，介孔材料还具有高度可控性和可调性，可以根据需求调控孔径大小和孔壁结构，以实现更好的性能表现。
介孔材料的应用范围非常广泛，例如在催化剂领域中，介孔材料可以作为载体或活性组分，用于催化反应，提高反应效率和选择性；在吸附剂领域中，介孔材料可以用于气体或液体的吸附和分离；在分离膜领域中，介孔材料可以用于制备高选择性的分离膜，用于分离气体或液体混合物。
介孔材料的制备剖析讲解
的几何形状的限制； 3.不同聚集体之间的分
子交换 4.排列的热焓和熵； 5.极性头之间的静电排
斥作用。
当表面活性剂浓度大于临界胶束浓度（CMC） 时，表面活性剂在溶液中形成胶束，此时多为球 形胶束；溶液浓度达到CMC的10倍或更高时， 胶束形态趋于不对称，变为椭球、扁球或者棒状， 甚至层状胶束。
4.1 介孔材料的应用
介孔材料在在催化和分离上的应用和作为光学器件及 纳米反应器得到越来越多的关注，在化学、光电子学、电 磁学、材料学、环境学等诸多领域有着巨大的潜在应用。 例如：
催化领域的应用。有序介孔材料具有较大的比表面积，较大且均一的 孔道结构，可以处理较大的分子或基团，是良好催化剂；
吸附和分离领域的应用。介孔材料具有较大比表面积，且对部分有机 分子具有分子识别能力，可用于吸附和分离；
举例 相图
3.3介孔材料无机孔壁的形成机理
核心机理： 无机孔壁是表面活性剂—硅源物质（非 硅源物质），即有机—无机离子之间通 过水中静电作用而完成自组装过程形成的。
无机物与表面活性剂的相互作用方式示意图（短虚线代表氢键）
3.4 介孔材料常见的合成机理
由于合成工艺的差 别，产生了不同的机理
液晶模板机理 协同作用机理 电荷密度匹配机 理
介孔材料的制备
宋佳欣
主要内容
1、介孔材料的概念 2、介孔材料的分类及特点 3、介孔材料的合成机理 4、介孔材料的应用
1.介孔材料的概念
多孔材料分类：
为什么要把介孔材料分离出来呢？
原因：介孔材料在合成和结构上有其自身的独特和优 点，是传统的多孔材料不可比拟的。
举例：传统的沸石属于微孔材料，作为催化剂和吸附 材料时，由于孔径较小，重油组分和一些大分 子不能进入其孔道，故不能提供吸附和催化反 应场所，而介孔材料孔径相对较大，其有序的 介孔通道可以成为大分子的吸附或催化反应场 所，故其应用性更好。
介孔材料的应用
介孔材料的应用
介孔材料是一种具有高度有序孔道结构的材料，其孔径在2-50纳米之间。
由于其独特的结构特点，介孔材料在多个领域具有广泛的应用前景。
本文将就介孔材料在催化、吸附、药物输送等方面的应用进行探讨。
介孔材料在催化领域有着重要的应用。
介孔材料具有大量的孔道结构，能够提供更多的活性表面积，增加催化反应的效率。
此外，介孔材料的孔径大小可调，可以用于不同尺寸的反应物分子。
这使得介孔材料在催化反应中具有更好的选择性和活性，有望取代传统的催化剂，成为未来催化领域的重要候选材料。
介孔材料在吸附领域也有着广泛的应用。
介孔材料具有高度有序的孔道结构，可提供大量的吸附位点，具有较大的吸附容量和高速的吸附速率。
这使得介孔材料在气体分离、水处理和废水处理等领域有着重要的应用前景。
例如，介孔材料可以用于去除水中的重金属离子、有机污染物等，具有较好的吸附性能和再生性能。
介孔材料还可以应用于药物输送领域。
介孔材料具有可调控的孔径大小和表面性质，可以用于载药和控释药物。
介孔材料可以将药物载入其孔道中，保护药物不被分解和降解，延长药物的血药浓度和作用时间，提高药物的生物利用度。
因此，介孔材料在药物输送系统中有着广阔的应用前景，可以被用于治疗癌症、炎症和感染等疾
病。
介孔材料具有广泛的应用前景，在催化、吸附和药物输送等领域都有着重要的应用价值。
随着材料科学的不断发展和进步，介孔材料的结构设计和功能化将会得到进一步的优化和完善，为其在各个领域的应用提供更加广阔的空间。
相信未来介孔材料将会成为材料科学领域的研究热点，为人类社会的发展和进步做出更大的贡献。
介孔材料的应用
介孔材料的应用
介孔材料是一种具有特殊孔径大小的材料，其孔径大小在2-50纳米之间，具有高度有序的孔道结构和大的比表面积。
这种材料具有许多优异的性质，如高度有序的孔道结构、大的比表面积、高度可控的孔径大小和形状等，因此在许多领域都有广泛的应用。
在催化领域，介孔材料可以作为催化剂的载体，提高催化剂的活性和选择性。
由于介孔材料具有大的比表面积和高度有序的孔道结构，可以提高催化剂的分散度和稳定性，从而提高催化剂的活性和选择性。
此外，介孔材料还可以用于催化剂的再生和回收，减少催化剂的浪费和环境污染。
在吸附分离领域，介孔材料可以作为吸附剂和分离剂，用于分离和纯化化学品、生物制品和环境污染物等。
由于介孔材料具有高度可控的孔径大小和形状，可以选择性地吸附和分离不同大小和形状的分子和颗粒。
此外，介孔材料还可以用于水处理和空气净化，去除水中的重金属和有机污染物，以及去除空气中的有害气体和颗粒物。
在能源领域，介孔材料可以作为电极材料和储能材料，用于制备高性能的电池和超级电容器。
由于介孔材料具有大的比表面积和高度有序的孔道结构，可以提高电极材料的电化学活性和储能性能。
此外，介孔材料还可以用于太阳能电池和燃料电池，提高能量转换效率和稳定性。
介孔材料具有广泛的应用前景，在催化、吸附分离、能源等领域都有重要的应用价值。
随着科技的不断发展和创新，介孔材料的应用前景将会更加广阔。
介孔材料
•
氮气吸附等温线
TEM
孔径
固体核磁
红外
热重-差热分析
MCM-41 Mobile Crystalline Material 六方结构
SBA-15
MCF 介孔氧化硅泡沫
MCM-22
Santa Barbara USA
二维六方结构
三维孔道结构
MWW拓扑结构
孔道与孔道之间被 球形孔道，球形孔 孔墙所隔离,有利 之间通过窗口连接 于阻止金属物种聚 更大的孔径、结实 （9-22 nm），高 集,可用于制备纳 的骨架结构和更高 的热稳定性和水热 的水热稳定性 米金属线或稳定金 稳定性介孔氧 化硅材 料的合 成
介孔碳 基材料 的合成
其它 组成介 孔材料 的合成
介孔碳 材料
介孔金 属氧化 物
介孔金 属硫化 物
介孔氮 化物
介孔材料的表征方法：
• • • • • XRD（X-ray diffraction ） 用于区分介孔材料的 （ 结晶相和非结晶相以及物相鉴定 TEM（Transmission electron microscopy ） 可以直 （ 接测出孔道中心之间的距离，配合XRD确定晶 系和对称性 低温N 吸附（ 低温 2吸附（Low-temperature nitrogen adsorption） 研究多孔物质孔径结构（表面积、孔隙结构等） 的最常用手段 IR（Infrared Spectroscopy ） 用介孔材料骨架原 （ 子基团的特征振动谱带来鉴定骨架原子的类型 以及官能团变化等信息 热重-差热分析 热重 差热分析 （Thermogravimetric Analysis Differential Thermal Analysis TGA、DTA ） TG是 式样受热分解发生质量变化。DTA测介孔材料 晶格破坏温度 固体核磁共振（ 固体核磁共振（Nuclear Magnetic Resonance Imaging NMR ） 用于获取介孔材料的结构、化学组成， 催化行为等各方面信息
介孔材料
介孔材料化学系 0801 顾天宇 09介孔材料是指孔径为2.0～50nm的多孔材料,如气凝胶、柱状黏土、M41S材料。
按照化学组成分类，可分为硅基和非硅基两大类。
按照介孔是否有序分类，可分为有序和无序介孔材料。
介孔材料的制备主要有模板法、水热法、溶胶- 凝胶法等几种方法。
模板法： 1)阳离子表面活性剂阳离子表面活性剂作模板剂,在介孔材料制备中的应用较为普遍,常采用三甲基季铵盐(ATMA)为结构导向剂,在水热体系中用合成时,通过改变合成条件可得到不同结构的介孔材料。
如Ch. Danumah等利用十六烷基三甲基氯化铵/十六烷基三甲基氢氧化铵和乳胶粒子作为模板剂,制备出具有中孔和大孔分层孔结构的硅基分子筛。
使用长链烷基季铵盐阳离子表面活性剂合成出的介孔材料比较单一,通常仅限于M41S型类似结构的介孔分子筛,孔径只有2～5 nm,孔壁较薄,提高材料的水热稳定性是其应用开发研究的首要问题。
闫欣等报道,以低聚季铵盐表面活性剂作为模板剂,在中性条件下,合成了结构高度有序的介孔硅铝酸盐材料MCM - 41。
由于低聚表面活性剂的端基电荷密度高、CMC值小、在水中的自组装能力强,因而可以在低温、低表面活性剂浓度下合成有序性较高的介孔材料。
2)阴离子表面活性剂阴离子表面活性剂主要是长链烷基硫酸盐、长链烷基磷酸盐和羧酸盐等,常用于合成具有阳离子聚合过程的无机材料,如金属氧化物介孔分子筛的制备。
V. Luca等采用新的合成法,以价廉的十二烷基硫酸盐为模板剂,合成了具有蠕虫洞孔道的介孔二氧化钛。
该法分两步进行,第一步是十二烷基硫酸钠与TiCl3在水溶液中反应生成十二烷基硫酸钛,第二步是将合成的十二烷基硫酸钛溶于无水乙醇中,加入钛酸异丙酯调节硫酸盐比,最后在一定的湿度和空气流速下可获得介孔二氧化钛。
其热稳定性较差,但经改性后,可在300～400 ℃保持稳定。
3)非离子表面活性剂由于非离子表面活性剂在溶液中呈中性,氢键被认为是介孔相形成的驱动力。
二氧化硅介孔材料
二氧化硅介孔材料
二氧化硅介孔材料是一种具有介孔结构的材料，其中二氧化硅是主要成分。
介孔材料是一种孔径介于微孔与大孔之间的新型材料，小于2nm的为微孔(microporous)材料，介于2-50nm的为介孔(mesoporous)材料，大于50nm的为大孔(macroporous)材料。
二氧化硅介孔材料具有高孔容、高比表面积和良好孔径分布特性，以及优异的耐高温、耐腐蚀、高稳定性等性能。
这种材料在催化剂、吸附剂、分子筛等领域有广泛的应用。
制备二氧化硅介孔材料的方法包括表面化学修饰改性方法及后嫁接法。
表面化学修饰主要利用偶联剂进行改性，通过含有机官能团的偶联剂与介孔二氧化硅材料作用，将功能官能团以共价键方式嫁接到介孔材料孔壁上，实现介孔二氧化硅材料的功能化。
然而，制备条件是酸性或碱性，许多偶联剂在这种条件下极不稳定，容易分解或变性。
同时，引入的官能团量过大也将破坏材料介孔结构的形成。
后嫁接法是先制备介孔二氧化硅材料，再将偶联剂加入到已制备的介孔二氧化硅材料中，在有机溶剂中回流。
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关于介孔材料的综述人类社会的进步与材料科学的发展密切相关[ 1, 2 ],尤其是近几十年中,出现了许多具有特殊功能的新材料,其中介孔材料就是一种。
介孔材料是指孔径为2. 0～50nm的多孔材料,如气凝胶、柱状黏土、M41S 材料。
上世纪九十年代以来,有序介孔材料由于其特殊的性能已经成为目前国际上跨学科的研究热点之一[ 3 ]。
从最初的硅基介孔材料到其他非硅基介孔材料,各种形貌与结构的介孔材料已制备出来[ 4 ]。
目前有关介孔材料的研究还处于起步阶段,制备工艺、物理化学性质=质尚需进一步开展和改进。
但是,由于它具有较大的比表面积,孔径极为均一、可调,并且具有维度有序等特点,因而在光化学、生物模拟、催化、分离以及功能材料等领域已经体现出重要的应用价值。
有序介孔材料具有较大的比表面积,相对大的孔径以及规整的孔道结构,在催化反应中适用于活化较大的分子或基团,显示出了优于沸石分子筛的催化性能。
有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时,能够减少固体酸催化剂上的结炭,提高产物的扩散速度。
另外,还可在有序介孔材料骨架中引入金属离子及氧化物等改变材料的性能,以适用于不同类型的催化反应。
一、介孔材料的概述介孔材料是指孔径介于2-50nm，具有显著表面效应的多孔碳。
由其定义可知，介孔材料不仅指孔径大小和纳米尺度，孔隙率和表面效应也是一个重要参数。
介孔材料的平均孔径和孔隙率可在较大范围内变化，这取决于所研究的与表面有关的性能。
对于具有介观尺度孔径2-50nm的介孔固体，对应的临界表面原子分数大于20％，其最小孔隙率必须大于40％。
一般，平均孔径越大，最小的孔隙率也越大。
纳米颗粒复合的介孔碳的复合体系，是近年来纳米科学应用性越来越引人注目的前沿领域。
例如，在水的净化处理中采用复合介孔碳可使净化效率大大提高，光电碳中使用复合介孔碳有利于新功能的发挥等等。
二、介孔材料的分类按照化学组成分类，介孔碳一般可分为硅系和非硅系两大类。
1. 硅基介孔材料孔径分布狭窄，孔道结构规则，并且技术成熟，研究颇多。
硅系材料可用催化，分离提纯，药物包埋缓释，气体传感等领域。
硅基材料又可根据纯硅和掺杂其他元素而分为两类。
进而可根据掺杂元素种类及不同的元素个数不同进行细化分类。
杂原子的掺杂可以看作是杂原子取代了原来硅原子的位置，不同杂原子的引入会给材料带来很多新的性质，例如稳定性的变化、亲疏水性质的变化、以及催化活性的变化等等。
2. 非硅系介孔材料主要包括过渡金属氧化物、磷酸盐和硫化物等。
如TiO2、Al2O3 、ZnS[5]、磷酸铝铬锆(ZrCrAlPO)和磷酸铝铬(CrAlPO)[6],它们一般存在着可变价态，有可能开辟介孔材料新的应用领域。
由于它们一般存在着可变价态，有可能为介孔材料开辟新的应用领域，展示硅基介孔材料所不能及的应用前景。
例如：铝磷酸基分子筛材料中部分P被Si取代后形成的硅铝磷酸盐(silicon-aluminophosphate，SAPOs)、架构中引入二价金属的铝磷酸盐(metal-substituted AIPOs，MAPOs)已广泛应用于吸附、催化剂负载、酸催化、氧化催化（如甲醇烯烃化、碳氢化合物氧化）等领域。
内表面积大和孔容量高的活性炭，由于具有高的吸附量以及可从气液中吸附不同类型的化合物等特性已成为主要的工业吸附剂。
此外介孔碳制得的双电层电容器材料的电荷储量高于金属氧化物粒子组装后的电容量，更是远高于市售的金属氧化物双电层电容器。
二氧化钛基介孔材料具有光催化活性强、催化剂载容量高的特点，其结构性能和表征方面的研究颇多。
按照介孔是否有序，介孔材料可分为无定形(无序)介孔材料和有序介孔材料。
1、无序介孔材料如普通的SiO2气凝胶、微晶玻璃等，孔径范围较大，孔道形状规则。
2、有序介孔材料是以表面活性剂形成的超分子结构为模板，利用溶胶-凝胶工艺，通过有机物和无机物之间的界面定向导引作用组装成一类孔径约在 1.5-30nm，孔径分布窄且有规则孔道结构的无机多孔材料。
如M41S系列[7]、SBA系列[8]等介孔SiO2材料，以及非硅基的TiO2、MnO2等半导体技术有序介孔材料。
按碳性质，介孔材料可分为纯介孔材料和复合介孔材料。
三、介孔材料的合成合成介孔材料的方法有溶胶-凝胶法、水热合成法、微波合成法、相转变法和沉淀法等。
但目前应用最多的是溶胶-凝胶法和水热合成法。
1、溶胶一凝胶法以不同类型的模板剂(如表面活性剂)所形成的超分子自聚体为模板，通过溶胶-凝胶过程，在无机物与有机物之间的界面定向引导作用下自组装成介孔材料。
根据模板不同可分为：表面活性剂模板、嵌段共聚物模板和有机小分子模板等。
RyooRE[9]等利用阳离子表面活性剂烷基三甲基溴化铵为模板剂合成出介孔材料。
高玲等[10]采用溶胶- 凝胶- 热解工艺,以PEG - 400为结构导向模板剂, 合成出介孔WO3薄膜。
通过测试表明,所制备的介孔WO3薄膜材料为立方晶相,其平均孔径在6. 37 nm,比表面积高达20. 69 m2 /g。
Wei[11]等利用葡萄糖、果糖、酒石酸衍生物为模板合成出孔径可调的介孔材料。
2、水热合成法水热合成法即高温高压下在水(水溶液)或溶剂、蒸汽等流体中进行合成反应，常与其他合成技术相结合。
Wang Runwei等[ 12]通过钛硅酸盐的组装作用,分别在碱性条件(氨水)和酸性(盐酸)条件下,利用水热反应合成出了介孔钛硅分子筛光催化剂。
实验表明,与传统的Ti - MCM - 41相比,它们具有较高的水热稳定性(沸水中的稳定时间超过100 h) 。
早在1990年，日本Yanagisawa等就用kanemite的层状硅酸盐溶解在长链烷基季铵阳离子溶液中，合成了孔径在2~4nm的介孔SiO2材料FSM-16。
FSM-16除了与MCM-4l的合成硅源不同，与MCM-4l 的结构几乎没有差别。
其他如SBA、MSU系列介孔材料的合成也大多采用水热合成法。
MCM-4l、SBA-15的合成也可以采用微波辐射合成。
采用微波合成的介孔材料也具有和水热合成方法同样的高比表面、有序的介孔结构，但比水热合成法操作方便，节能省时，比如MCM-4l 微波合成只需2小时。
3、其他方法N. Perkas等[ 13 ]以无机金属盐RuCl3为原料,在1, 2 - 亚乙基二醇环境中,利用超声化学法合成出了具有介孔结构的Ru掺杂TiO2 (Ru /TiO2 )光催化剂。
Zhang J ianling 等[14]以乙醇为反应介质, PluronicP123作为模板剂,以钛酸丁酯为钛源,六水合硝酸铕为铕源,在相对较低的温度(120 ℃)下,用溶剂热法合成出介孔Eu2 O3 - TiO2 材料, 比表面积为275. 1 m2 /g, 平均孔径为11. 2 nm, 孔容为0. 851 cm3 /g。
E. Stathatos等[ 15 ]以Triton X - 100 作为模板剂,在环己胺溶液中形成反胶束,以AgNO3溶液为Ag源,以钛酸丁酯为钛源,合成出Ag 掺杂的介孔TiO2薄膜光催化剂,Ag掺杂的效率较高,原子力显微镜研究还表明,制得的介孔TiO2颗粒呈单分散球形颗粒。
四、介孔材料的应用基于有序介孔材料高的孔率、大的表面积、大的孔体积、厚的孔壁、可调的孔径大小和不同的形貌特征，它们的应用范围已经广泛涉及到分离科学、催化科学、吸附、传感、以及医药科学和纳米技术科学等等。
1、化学化工领域有序介孔材料具有较大的比表面积，相对大的孔径以及规整的孔道结构，可以处理较大的分子或基团，是很好的择形催化剂。
特别是在催化有大体积分子参加的反应中，有序介孔材料显示出优于沸石分子筛的催化活性[ 16 17]。
因此，有序介孔材料的使用为重油、渣油等催化裂化开辟了新天地。
有序介孔材料直接作为酸碱催化剂使用时，能够改善固体酸催化剂上的结炭，提高产物的扩散速度，转化率可达90％，产物的选择性达100％。
除了直接酸催化作用外，还可在有序介孔材料骨架中掺杂具有氧化还原能力的过渡元素、稀土元素或者负载氧化还原催化剂制造接枝材料。
这种接枝材料具有更高的催化活性和择形性，这也是目前开发介孔分子筛催化剂最活跃的领域。
2、高分子合成领域有序介孔材料由于孔径尺寸大，还可应用于高分子合成领域，特别是聚合反应的纳米反应器(nanoreactor) [ 17 18]。
由于孔内聚合在一定程度上减少了双基终止的机会，延长了自由基的寿命，而且有序介孔材料孔道内聚合得到的聚合物的分子量分布也比相应条件下一般的自由基聚合窄，通过改变单体和引发剂的量可以控制聚合物的分子量。
并且可以在聚合反应器的骨架中键入或者引入活性中心，加快反应进程，提高产率。
3、环境治理领域在环境治理和保护方面用于降解有机废料，用于水质净化和汽车尾气的转化处理等。
在高技术先进材料领域，用于贮能材料用于功能纳米客体在介孔材料中的组装，如组装有发光性能的客体分子，用于发光，组装光化学活性物质[ 19 ]，允许利用介孔材料的大表面积的优点，制备出比常规光学材料更优异的新型介孔结构的光学材料，如中科院上海硅酸盐研究所施剑林组制备的具有超快非线性光学相应的介孔复合薄膜。
介孔材料的光学应用， 2000 年 Stucky G D 等已撰文作过论述。
在均匀介孔孔道中通过高分子聚合，然后用化学方法除去介孔孔壁，可形成具有规则介孔孔道结构的导电高分子材料，利用纳米介孔材料规整的孔道作为“微反应器”和它的载体功能合成出异质纳米颗粒，或量子线复合组装体系具有特别的优势。
由于孔道尺寸的限制和规整作用而产生的小尺寸效应及量子效应，已观测到这类复合材料可以显示出特殊的光学特性和电、磁性能，如改性后的介孔氧化锆材料显示出特殊的室温光致发光现象。
这些都可以为介孔及其复合材料在光学为器件、微传感器等领域的应用，进行开发研究。
4、工业领域有序介孔材料作为多孔材料的分支，其快速发展也来自工业（如石油化工，精细化工）中的实际应用需求。
同时，我们还应该看到，由于有序介孔材料的孔道尺寸在 2~50nm 范围，这为制备新型纳米材料和纳米复合材料提供了一个“反应容器”，或叫做“工具”。
而 1992 年 M41S 出现时，恰值纳米科技高速发展的时期，其间人们制备出许多纳米尺寸、纳米结构的新材料，典型的如碳纳米管的研究。
上海硅酸盐研究所严东生院士领导的研究小组用乙二胺基硅烷偶联剂对介孔进行表面改性[ 20 ] ,成功地在介孔内络合Zn2+、Cd2+等离子 ,经后处理即可形成 II - IV族宽禁带 ZnO、ZnO或 CdS半导体团簇粒子组装与介孔孔道之中。
由于纳米离子尺寸均一我想另一方面，正是 20世纪末，纳米科技的发展带动了有序介孔材料的发展。
5、生物医药领域一般生物大分子如蛋白质、酶、核酸等，当它们的分子质量大约在1～100万之间时尺寸小于10nm，相对分子质量在1000万左右的病毒其尺寸在30nm左右。