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  納米多孔材料在吸附分離、催化、能源轉化等領域具有廣泛的應用前景。其中，有序介孔材料作為一類孔徑為2 ~ 50 nm的納米孔材料，因其均勻的孔徑、規則的孔道結構以及豐富的表界面性能尤為引人注目。基于兩親性分子的超分子軟模板合成技術在介孔材料合成研究方面起到核心作用。目前，常規非晶態介孔材料，如二氧化硅、碳材料等可以通過使用常規市售兩親性分子作為軟模板劑(如季銨鹽類、聚醚類等)十分容易地合成得到。相比而言，具有晶態骨架的介孔金屬氧化物材料，尤其是過渡金屬氧化物，有望顯示獨特的光、電、熱、磁等效應，并將在能源轉化、催化與傳感等領域發揮巨大的應用價值(如圖1)。

  然而常規軟模板劑存在易分解、分子量低等不足，無法有效地合成高比表面積、高度有序、結構穩定的介孔金屬氧化物材料。因此，晶態介孔金屬氧化物半導體材料的可控合成是一項巨大的挑戰。解決這一問題的有效途徑之一是設計合成新型的具有高玻璃化轉變溫度、高殘碳率的兩親性軟模板劑分子，其親水端與金屬氧化物前驅體的相互作用，所形成的復合(締合物)分子在一定條件下發生微相分離，形成有序介觀結構，其中的疏水鏈段一方面起到支撐結構的作用，另一方面在被燒處理后能夠形成豐富的殘碳作為多孔骨架的支撐，防止介孔結構發生坍塌。高分子活性聚合是合成兩親性嵌段共聚物的重要手段，比如原子轉移自由基聚合法（ATRP）等可以用于設計具有預定組成和序列的兩親性共聚物。

圖1  基于兩親性嵌段共聚物可控誘導共組裝法合成有序介孔金屬氧化物及其應用

  復旦大學鄧勇輝教授在《高分子學報》2018年第11期上發表的特約綜述中，分別從金屬無機鹽-聚合物模板、金屬簇化合物-聚合物模板、金屬納米晶-聚合物模板相互作用三個層面闡述當前兩親性嵌段共聚物與金屬前驅體的組裝方式。從聚合物模板劑的制備與組裝出發，詳細闡述了聚合物模板誘導組裝法在合成介孔金屬氧化物中的組裝特點、組裝機理以及微納結構演變規律，并分析了聚合物模板誘導合成法在制備有序介孔金屬氧化物方面所面臨的機遇與挑戰。由于其豐富的物化特性和新穎的介孔結構，有序介孔金屬氧化物將逐步成為納米光電器件、納米催化載體以及化學傳感的核心材料。

  該綜述對當前典型的介孔金屬氧化物合成策略進行了總結(如圖2)，其中包括界面效應、溶劑誘導組裝、積碳支撐等合成策略，并對比了不同前驅體在組裝中的優勢及適用條件。

圖2  三類不同前驅體與嵌段共聚物協同共組裝合成有序介孔金屬氧化物示意圖

  最后，作者對該方向的發展提出了前瞻性的預期。有序介孔金屬氧化物材料作為一種人工設計合成的無機納米結構材料，其合成與結構調控強烈依賴高分子模板劑的組成及其與無機源的可控組裝。因此，需要充分研究特定高分子共聚物模板劑的性質及組裝行為，在此基礎上，通過調控前驅體與模板劑的組裝方式、控制前驅體的水解交聯過程、引入恰當的橋連分子等手段，實現兩者之間的可控組裝及微相分離。選擇恰當的脫模板劑方式(如煅燒、回流、臭氧處理等)，得到高度有序的金屬氧化物半導體材料。因此，該類材料的合成是跨學科研究領域的課題，相信隨著高分子化學與物理、無機合成化學以及超分子化學等多領域的互通與滲透，介孔金屬氧化物材料的合成與應用將得到進一步發展。各種高性能、高比表面積及高結晶性的有序介孔金屬氧化物有望被合成出來，并廣泛應用于能源、催化、微電子器件、傳感器裝備等領域。

  鏈接地址：http://www.gfzxb.org/fileGFZXB/journal/article/gfzxb/newcreate/gfzxb20180175dengyonghui.pdf