علم الكيمياء
تاريخ الكيمياء والعلماء المشاهير
التحاضير والتجارب الكيميائية
المخاطر والوقاية في الكيمياء
اخرى
مقالات متنوعة في علم الكيمياء
كيمياء عامة
الكيمياء التحليلية
مواضيع عامة في الكيمياء التحليلية
التحليل النوعي والكمي
التحليل الآلي (الطيفي)
طرق الفصل والتنقية
الكيمياء الحياتية
مواضيع عامة في الكيمياء الحياتية
الكاربوهيدرات
الاحماض الامينية والبروتينات
الانزيمات
الدهون
الاحماض النووية
الفيتامينات والمرافقات الانزيمية
الهرمونات
الكيمياء العضوية
مواضيع عامة في الكيمياء العضوية
الهايدروكاربونات
المركبات الوسطية وميكانيكيات التفاعلات العضوية
التشخيص العضوي
تجارب وتفاعلات في الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
مواضيع عامة في الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء الحرارية
حركية التفاعلات الكيميائية
الكيمياء الكهربائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع عامة في الكيمياء اللاعضوية
الجدول الدوري وخواص العناصر
نظريات التآصر الكيميائي
كيمياء العناصر الانتقالية ومركباتها المعقدة
مواضيع اخرى في الكيمياء
كيمياء النانو
الكيمياء السريرية
الكيمياء الطبية والدوائية
كيمياء الاغذية والنواتج الطبيعية
الكيمياء الجنائية
الكيمياء الصناعية
البترو كيمياويات
الكيمياء الخضراء
كيمياء البيئة
كيمياء البوليمرات
مواضيع عامة في الكيمياء الصناعية
الكيمياء الاشعاعية والنووية
Mesoporous materials
المؤلف:
Peter Atkins, Tina Overton, Jonathan Rourke, Mark Weller, and Fraser Armstrong
المصدر:
Shriver and Atkins Inorganic Chemistry ,5th E
الجزء والصفحة:
ص675-676
2025-10-15
71
Mesoporous materials
Key points: Mesoporous materials and metal–organic frameworks have ordered pore structures that are defined over the nanoscale; the synthesis of these materials relies upon control of self-assembly; guests can be incorporated into the inorganic host framework for novel applications. An important class of three-dimensionally ordered nanomaterials is mesostructured nanomaterials. Mesoporous materials are well known in heterogeneous catalysis (Chapter 26) and are of great interest because of our ability to tune their pore sizes from 1.5 to 10 nm (Fig. 25.26).
Figure 25.26 A hexagonal mesoporous structure with (a) controlled nanoporosity and (b) functionalized pores.
Mesoporous inorganic nanomaterials are synthesized in a multistep process based on the initial self-assembly of surfactant molecules and block copolymers that self-organize into supramolecular structures (which are liquid crystalline assemblies of cylindrical, spherical, or lamellar micelles; Fig. 25.27). These supramolecular frameworks serve as structuredirecting templates for the growth of mesostructured inorganic materials (often silica or titania). During a solvothermal reaction step, oxide particles (silica, Fig. 25.27) form at the surfaces of the hexagonal rods, assembling around the supramolecular structures. The templating agent can be removed through an acid wash or by calcination to yield inorganic materials having hexagonal pores with uniform and controllable dimensions. This porosity offers unique capabilities for both catalysis and inclusion chemistry. A wide variety of mesostructured and mesoporous inorganic materials have been obtained by varying the choice of templating agent and reaction conditions (Fig. 25.28). For instance, the family known as M41S has silica or alumina-silica inorganic phases and various cationic surfactants leading to three distinct types of structures: hexagonal lamellar (MCM-50), cubic (MCM-48), and hexagonal (MCM-41) (Fig. 25.28).
Figure 25.27 Block-copolymer structure-directing agents self-assemble into micellar rods that form hexagonal arrays that can be removed to yield nanoporous silica matrices for inclusion chemistry and catalysis. (Adapted from M.E. Davis, Chem. Rev., 2002, 102, 3601.) The shape of the surfactant, and the water content used during synthesis controls the resulting nanoarchitecture, as can be seen from the illustration. Surfactants can also be used to tailor the structure. For example, surfactant cetyltrimethylammonium cations (C16TMAC) have been used to fabricate silica nanofibres with hexagonal pores. Mesoporous nanomaterials also offer routes to functionalize pores to increase catalytic activity and selectivity. They have received much attention as host materials for the inclusion of numerous guests such as organometallic complexes, polymers, d-metal complexes, macromolecules, and optical laser dyes. The silica nanofibres shown in Fig. 25.29 can even be used as hosts to grow nanowires of various other oxide materials.
Figure 25.28 Representations of three types of ordered mesoporous solids. (a) Lamellar (layered materials), (b) cubic (complex arrangements), and (c) hexagonal (honeycomb). (Adapted from A. Mueller and D.F. O’Brien, Chem. Rev., 2002, 102, 729.)
Figure 25.29 (a) SEM image of mesoporous silica nanofibres. (b) Lowmagnification TEM image of the nanofibres. (c) High magnification TEM image of one nanofibre. The inset is a selected-area electron diffraction pattern of the nanofibre. (d) High-resolution TEM image recorded at the edge of one nanofibre. (J. Wang, et al., Chem. Mater., 2004, 16, 5169.)
الاكثر قراءة في مواضيع عامة في الكيمياء العضوية
اخر الاخبار
اخبار العتبة العباسية المقدسة

الآخبار الصحية
