陳炳才，何 倩，胡 淼，成高寒，吳丕業(yè)，王大威

武漢工程大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué)院，湖北 武漢 430205

多孔材料是一種內(nèi)部充滿相互貫通或封閉的孔洞、具有三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的材料。根據(jù)國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(huì)的定義，多孔材料可以依據(jù)孔徑大小分為3類：微孔（micropore）材料（孔徑小于2 nm）、介孔（mesopore）材料（孔徑為2～50 nm）和大孔（macropore）材料（孔徑大于50 nm）［1］。

目前，研究人員已能制造孔型規(guī)則、排列規(guī)律的多孔材料，并且孔道尺寸與方向均可控制，利用該特性可以制備各類分子篩材料［2］。通過選擇不同的表面活性劑及不同的組裝路線，現(xiàn)已合成SBA、HMS、MSU、M41S等各類硅基分子篩［3］。SBA型分子篩是以嵌段共聚物做為模板劑合成的介孔氧化硅材料。它具有較大的孔徑，以SBA-15為例，其孔徑最大可達(dá)30 nm。較厚的孔壁使其具有較好的水熱穩(wěn)定性［4］，在催化、分離、生物及納米材料等領(lǐng)域均有巨大的潛在價(jià)值［5］。HMS型分子篩平均孔徑4.6 nm，平均孔容0.91 mL/g，是一種采用長鏈伯胺為模板劑、以靜電結(jié)合為合成途徑制得的孔壁較厚的六方相介孔二氧化硅［6］。它的孔徑結(jié)構(gòu)短程有序，易于有機(jī)分子的擴(kuò)散，雖然從長程來看孔道略顯曲折，有序性不如SBA型與M41S型分子篩，但在分子擴(kuò)散速度對(duì)總體反應(yīng)速度有明顯制約的反應(yīng)中顯示出比其它介孔分子篩更高的催化活性［7］。HMS分子篩的孔壁較厚，因而在負(fù)載催化領(lǐng)域比較活躍，而將HMS應(yīng)用于液態(tài)體系中重金屬離子吸附的研究還鮮有報(bào)道［6］。MSU型介孔分子篩的孔道整體呈三維立體交聯(lián)排列的蠕蟲狀結(jié)構(gòu)［8］，減少了客體分子擴(kuò)散的限制條件，有利于其擴(kuò)散。另外，MSU型分子篩還具有水熱穩(wěn)定性好等優(yōu)越性能。上述特性使其做為載體搭載催化劑在大分子裂化方面具有比其它介孔分子篩更優(yōu)異的催化性能［9］。20世紀(jì)90年代美國Exo-Mobil公司的研究人員Kresge等［10］首次以水熱晶化法合成了新型M41S系列硅基介孔分子篩。該系列分子篩具有孔道排布規(guī)則和孔道大小可調(diào)且比表面積大等特性［11］。MCM-41分子篩是M41S系列分子篩的代表，它的孔道呈“蜂窩狀”排列，可在1.5～10 nm連續(xù)調(diào)節(jié)。其比表面積最大可達(dá)1 500 m3/g、對(duì)氫氣的吸附容量超過0.76 m3/g且它的孔道內(nèi)部有許多活性位點(diǎn)，適于搭載催化劑，這讓它在催化領(lǐng)域有了廣闊的發(fā)揮空間［12-14］。此外由于MCM-41

孔徑大小分布均勻，具有良好的離子交換、吸附分離等性能，使得它在傳感［15-16］、膜分離技術(shù)［17-18］、能源［19］等領(lǐng)域也有較大的應(yīng)用價(jià)值。基于以上諸多優(yōu)點(diǎn)，近年來介孔材料的制備及應(yīng)用得到了廣泛的研究。

1 介孔分子篩MCM-41的合成機(jī)理

1.1 液晶模板機(jī)理

Mobil公司研究人員 Beck 等［20］在對(duì)制備得到的MCM-41分子篩進(jìn)行結(jié)構(gòu)表征后發(fā)現(xiàn)其介孔結(jié)構(gòu)與液晶表面活性劑在水中的自組裝行為有著相似性，據(jù)此他們提出了液晶模板機(jī)理［21］［圖1（a）］。其原理是在一定濃度下隨著水中有機(jī)陽離子表面活性劑濃度的增大，表面活性劑在水中形成球狀膠團(tuán)（陽離子親水端向外，有機(jī)憎水端向內(nèi)），隨著濃度進(jìn)一步增大則膠團(tuán)轉(zhuǎn)變?yōu)榘魻钅z束，并在溶致結(jié)晶后進(jìn)行六方密堆積。在液相中無機(jī)硅源陰離子與表面活性劑親水基陽離子之間存在庫侖力作用，硅源發(fā)生水解并沉淀在棒狀膠束外表面上逐漸形成分子篩孔壁。

圖1 MCM-41介孔分子篩的合成機(jī)理：（a）液晶模板機(jī)理［21］，（b）協(xié)同作用機(jī)理［21］Fig.1 Synthesis mechanism of MCM-41 mesoporous molecular sieve：（a）liquid-crystal templating mechanism［21］，（b）cooperative formation mechanism［21］

1.2 協(xié)同作用機(jī)理

在液晶模板機(jī)理中表面活性劑做為形成介孔分子篩MCM-41的骨架，并且液晶模板機(jī)理認(rèn)為在加入無機(jī)硅源前表面活性劑就已經(jīng)溶致出液晶，但是研究發(fā)現(xiàn)，即使在較低的模板劑濃度下也能制備出高質(zhì)量的MCM-41介孔材料［22］，這與液晶模板機(jī)理存在矛盾，因此協(xié)同作用機(jī)理應(yīng)運(yùn)而生。協(xié)同作用機(jī)理也認(rèn)同表面活性劑生成的液晶相是介孔結(jié)構(gòu)的模板這一觀點(diǎn)。與液晶模板機(jī)理不同的是，協(xié)同作用機(jī)理認(rèn)為表面活性劑的液晶相是在無機(jī)硅源加入后與表面活性劑協(xié)同形成的［23］。無機(jī)硅源的陰離子與表面活性劑親水端的陽離子發(fā)生離子交換生成中間相，并且按照自組裝方式形成六方有序體系［21］［圖1（b）］。協(xié)同作用機(jī)理較好地闡釋了低濃度表面活性劑體系下仍能制備出MCM-41分子篩的問題。

1.3 電荷密度匹配機(jī)理

Stucky等［24］認(rèn)為根據(jù)表面活性劑濃度的大小，最初形成的球形或圓桶形膠束與單個(gè)表面活性劑分子處于一種動(dòng)力學(xué)平衡狀態(tài)，而在高pH值條件下硅酸根離子傾向于以多電荷陰離子形式存在。硅源與表面活性劑混合后有機(jī)陽離子表面活性劑與硅酸鹽低聚物結(jié)合形成了無機(jī)-有機(jī)結(jié)合體，隨著界面處硅酸鹽聚合段聚合度的不斷提高，無機(jī)層的電荷密度發(fā)生了改變，使得無機(jī)-有機(jī)結(jié)合體卷曲形成膠束使電荷重新分布均勻，并進(jìn)一步組裝成六方、立方或?qū)訝钕啵蹐D 2］［21］。該模型解釋了包括層狀和六邊形中間相之間的轉(zhuǎn)換的問題，對(duì)預(yù)測(cè)形成不同結(jié)構(gòu)的條件具有指導(dǎo)意義。

圖2 電荷密度匹配機(jī)理Fig.2 Matching mechanism of charge density［21］

2 介孔分子篩MCM-41的合成方法

2.1 水熱晶化法

Beck等［20］以表面活性劑十六烷基三甲基溴化銨（hexadecyl trimethyl ammonium bromide，CTAB）為模板劑，與氧化鋁及四甲基硅酸銨溶液按一定比例混合，將該混合物置于150℃的靜態(tài)高壓釜中晶化48 h。冷卻至室溫后，抽濾回收固體產(chǎn)物，用水洗滌后在室溫下自然干燥。然后將干燥產(chǎn)物在流動(dòng)的氮?dú)庵幸?40℃的溫度煅燒1 h，接著在流動(dòng)的空氣中煅燒6 h。水熱晶化法是最常用的也是最早的合成MCM-41的方法，它的開創(chuàng)性在于它以表面活性物質(zhì)為模板劑，而不是沿用傳統(tǒng)沸石合成中以有機(jī)單分子為結(jié)構(gòu)模板劑。這些表面活性物質(zhì)具有親水的頭部和疏水的尾部，在水溶液中能自行聚合形成膠束。但是由于水熱晶化法合成周期太長，步驟繁瑣，科學(xué)工作者們經(jīng)過探索又得到以下幾種制備方法。

2.2 室溫晶化法

為了縮短M41S材料的晶化時(shí)間、降低反應(yīng)溫度，Edler等［25］選用硅酸鈉為硅源，最早在室溫下與CTAB反應(yīng)，成功制備出了介孔分子篩MCM-41，且表征表明制備所得的分子篩孔徑結(jié)構(gòu)、吸附容量等均與傳統(tǒng)水熱法合成的十分相近。國內(nèi)方面，安群力等［26］以 CTAB 與正硅酸乙酯（tetraethyl orthosilicate，TEOS）為硅源在室溫條件下合成了孔徑有序性高、比表面積大的MCM-41分子篩。近年來，Meléndez-Ortiz［27］、Parangi等［28］也在室溫下合成了品質(zhì)較高的MCM-41。室溫晶化法的缺點(diǎn)是合成的介孔分子篩孔道有序度和水熱穩(wěn)定性較差。

2.3 微波晶化法

微波晶化法是通過微波輻射加熱水介電來合成分子篩的晶化階段［29］。與傳統(tǒng)的水熱法相比，由于微波晶化法一方面具有可內(nèi)外同時(shí)加熱、加熱速度快等特點(diǎn)，另一方面能促使有機(jī)硅聚合物與表面活性劑在界面上有效結(jié)合，所以微波體系在短時(shí)間內(nèi)可以大量、同時(shí)成核，縮短了晶化所需時(shí)間，且形成的晶粒大小均勻［30］。張邁生等［31］首次應(yīng)用了全微波快速合成MCM-41，具體的實(shí)驗(yàn)操作是按一定摩爾比將CTAB、水和酸（用于調(diào)節(jié)pH值）混合，攪拌至充分溶解后，加入適量硅源攪拌至凝膠相或溶膠出現(xiàn)。陳化一段時(shí)間后，將之轉(zhuǎn)入微波爐中進(jìn)行晶化。晶化完畢后將產(chǎn)物過濾、洗滌、烘干后得到未脫模的分子篩原粉，然后再用一定功率的微波輻射加熱，即得到MCM-41分子篩。趙杉林等［32］同樣在微波條件下制備了結(jié)晶度較高的MCM-41分子篩。閆彩云等［33］以微波晶化法合成的Ti-MCM-41具有較高的光催化活性。微波晶化法的缺點(diǎn)在于雖然它極大地縮短了合成所需的時(shí)間，但同時(shí)也降低了分子篩的吸附容量。

2.4 干粉晶化法

干粉法最早在國內(nèi)提出是為了解決ZSM-5合成體系反應(yīng)廢液的排放問題［34］，其全部原料都是固體顆粒且在晶化全程無液體出現(xiàn)，不僅有效地減少了環(huán)境污染，并且還可提高產(chǎn)率，降低成本，后來也被應(yīng)用于MCM-41等的合成。馮芳霞等［35］以化學(xué)純的CTAB為微孔模板劑，以白炭黑為硅源，將二者與固體氫氧化鈉顆粒混合均勻后移入不銹鋼反應(yīng)釜中反應(yīng)，接著低溫焙燒脫模、冷卻、水洗，烘干后得到分子篩MCM-41。表征發(fā)現(xiàn)由干粉法合成的MCM-41較之水熱法合成的MCM-41結(jié)晶度更高，晶面間距擴(kuò)大，減少了MCM-41向MCM-48的轉(zhuǎn)變，孔徑也明顯增大，并且有更好的熱穩(wěn)定性。

2.5 非水介質(zhì)晶化法

相關(guān)研究表明相較于硅的烷基氧化物，金屬烷基氧化物鋯、錫等的前驅(qū)體更易水解和縮聚［36］。因此在水介質(zhì)中合成非硅質(zhì)介孔材料時(shí)，常常會(huì)出現(xiàn)模板物質(zhì)還未與水解產(chǎn)物發(fā)生作用，水解產(chǎn)物在溶液中就已經(jīng)開始縮聚、沉淀的現(xiàn)象。這致使最終產(chǎn)物無法形成穩(wěn)定的介孔結(jié)構(gòu)，所以人們開始探索在非水介質(zhì)中合成介孔分子篩的方法。趙東元等［37］突破常規(guī)以乙醇為反應(yīng)介質(zhì)，通過非水相下的溶液誘導(dǎo)自組裝（ELSA），在乙醇體系中快速高效制得了有序性高的介孔磷酸鋅。根據(jù)W?rnheim等［38］的研究結(jié)果，CTAB在丙三醇體系中具有類似于它在水體系中自行聚合成膠束的行為，故此馮尚華等［36］選擇甘油為合成溶劑，CTAB為模板劑，TEOS為硅源，分別使用無機(jī)堿和無水有機(jī)胺為堿源，用溶劑熱合成方法得到了較高有序度的介孔分子篩MCM-41，并發(fā)現(xiàn)硅源在堿強(qiáng)度較均一的有機(jī)弱堿體系中發(fā)生縮聚，能得到有序性好、結(jié)晶度高和形貌規(guī)整的樣品，且這些樣品具有較高的比表面積和較窄的孔徑分布。

3 MCM-41的有機(jī)官能化改性

3.1 有機(jī)官能化改性方法

雖然MCM-41具有許多優(yōu)異的性能，但是它也存在一些缺陷，如水熱穩(wěn)定性不高、在對(duì)MCM-41分子篩摻雜金屬原子后其孔道結(jié)構(gòu)受到一定程度的破壞等。為了進(jìn)一步提升MCM-41的性能，人們利用MCM-41分子篩孔道內(nèi)和表面上存在的硅羥基缺陷為錨點(diǎn)耦合其他有機(jī)官能團(tuán)對(duì)MCM-41進(jìn)行改性，這種方法稱為硅烷化的后嫁接處理法，也是最為常用的方法。

后嫁接處理法可分為一般后嫁接法、擇位后嫁接法、模板劑去除-后嫁接一步處理法與涂層后嫁接處理法四大類。在使用一般后嫁接法時(shí)，由于MCM-41分子篩外表面存在的硅羥基的阻隔作用，所要嫁接的有機(jī)官能團(tuán)難以進(jìn)入孔道內(nèi)部，難以達(dá)到預(yù)期的嫁接效果。而擇位后嫁接法則在一定程度上解決了一般后嫁接法存在的問題，它是先對(duì)材料顆粒外表面的硅羥基進(jìn)行鈍化處理，再進(jìn)行嫁接，可以達(dá)到較高的嫁接率［39-40］。模板劑去除-后嫁接一步處理法［41］（圖 3）是利用有機(jī)硅烷與模板劑的交換反應(yīng)將模板劑的去除和硅烷化合二為一，但必須保證有機(jī)烷中至少含有一個(gè)可反應(yīng)基團(tuán)。涂層后嫁接處理法［41］是在硅烷化反應(yīng)中加入適量水，使這些水在介孔材料孔道內(nèi)形成一個(gè)可連續(xù)嫁接有機(jī)組分的單層，大大提高了嫁接效率，其原理如圖4所示。

圖3 模板劑去除-后嫁接一步處理法［41］Fig.3 One step method of template-removing&post-grafting［41］

圖4 涂層后嫁接處理法［41］Fig.4 Grafting method after coating［41］

3.2 有機(jī)官能化改性分類

對(duì)MCM-41進(jìn)行有機(jī)官能化改性，改善了介孔分子篩原有的物理和化學(xué)性質(zhì)。目前關(guān)于MCM-41的有機(jī)官能化改性的報(bào)道中，最常見的基團(tuán)是氨基與巰基。此外，磺酸基、氨丙基、羧基、甲基等基團(tuán)也為人們所關(guān)注。

劉之琳［42］以無水乙醇為有機(jī)溶劑，讓乙二胺、二乙烯三胺、四乙烯五胺等分別與MCM-41分子篩上的硅羥基進(jìn)行耦合，制備了一系列氨基負(fù)載量不同的分子篩，并發(fā)現(xiàn)負(fù)載量達(dá)到質(zhì)量的40%時(shí)分子篩對(duì)二氧化碳的吸附能力最強(qiáng)。王長春［43］合成了氨基化的分子篩MCM-41并將之用于催化α，β-不飽和酮與酰肼的aza-Michael加成反應(yīng)。明浩等［44］用氨基化的MCM-41分子篩對(duì)富含鉻、鎳、砷的工業(yè)廢液體系進(jìn)行過濾，表征其吸附情況發(fā)現(xiàn)NH2-MCM-41對(duì)五價(jià)鉻離子的親和力大于二價(jià)鎳離子和三價(jià)砷離子。

李創(chuàng)舉［45］在制備巰基化的 MCM-41時(shí)，先將TEOS置于水相中進(jìn)行水解，再往體系中加入3-氨基丙基-三甲氧基硅烷，得到了高巰基枝接率且有序性高的MCM-41。秦慶東等［46］稱取適量用水熱法合成出MCM-41分子篩加入含有MPTS的甲苯溶液中后在115℃且有氮?dú)獗Ｗo(hù)的條件下回流24 h。反應(yīng)結(jié)束后冷卻、離心并用C7H8、CH3OH和正己烷進(jìn)行洗滌，然后在80℃下烘干8 h，得到白色的SH-MCM-41固體。表征顯示，巰基化MCM-41對(duì)汞離子的吸附能力較強(qiáng)。當(dāng)體系中的氯離子濃度在0～1 mol/L范圍內(nèi)時(shí)，隨著氯離子濃度的增加，SH-MCM-41對(duì)汞離子的吸附能力降低。

曹映玉等［47］以濃硫酸磺化經(jīng)糠醇和不同時(shí)間碳化處理的MCM-41分子篩，得到了磺酸基功能化的MCM-41，作為催化劑用于羧酸酯的催化合成。但表征發(fā)現(xiàn)隨著碳化溫度的上升，MCM-41孔道上糠醇聚合物的脫落程度加劇，進(jìn)而導(dǎo)致磺酸基的嫁接率降低。石磊等［48］用 1，2，2-三氟-2-羥基-1-三氟甲基-乙烷酸磺內(nèi)酯對(duì)MCM-41分子篩進(jìn)行修飾，合成了全氟磺酸MCM-41分子篩催化劑。黃成群等［49］用3-氨基丙基-三乙氧基硅烷對(duì)微波晶化法合成的MCM-41進(jìn)行修飾，得到了氨丙基功能化的分子篩MCM-41。曹淵等［50］將MCM-41置于γ-氨基丙基-三乙氧基硅烷和乙醇溶液的混合體系中，反應(yīng)后由FT-IR分析表明氨丙基成功枝接于MCM-41的表面和孔壁。嚴(yán)孝春［51］以3-氨基丙基-三乙氧基硅烷為偶聯(lián)劑制備了不同表面覆蓋率的氨丙基化MCM-41。柏珊珊［52］將制得的MCM-41介孔分子篩活化后通過使用2次后嫁接法用APTES和一溴乙酸先后修飾分子篩，得到羧基化的MCM-41并且研究表明羧基化的分子篩具有更高的穩(wěn)定性。楊雪崗［53］以二甲基二氯硅烷為偶聯(lián)劑，在溫和條件下將甲基枝接于篩Co-MCM-41孔道內(nèi)。同時(shí)研究了溶劑種類、偶聯(lián)劑用量、反應(yīng)時(shí)間等條件對(duì)甲基枝接率的影響。

4 有機(jī)官能化MCM-41分子篩的應(yīng)用

MCM-41分子篩便于進(jìn)行化學(xué)修飾的特性大大拓寬了其應(yīng)用范圍。人們通過對(duì)MCM-41枝接不同的有機(jī)基團(tuán)，得到了不同功能化特性，并將之應(yīng)用于不同的領(lǐng)域。

袁楚［54］選用3-氨基丙基-三乙氧基硅烷為偶聯(lián)劑，分別以共縮聚和后嫁接處理法制備了氨基功能化的MCM-41，并用制備的分子篩進(jìn)行了吸附性能測(cè)試。實(shí)驗(yàn)表明，改性后MCM-41分子篩對(duì)銅離子、鉛離子和鉻離子的吸附性能較之改性前分別提升了184%，123%，74%。王英［55］將NH2-MCM-41用于稀土離子La3+、Gd3+與Yb3+的富集回收，希望以此為基礎(chǔ)為我國稀土廢水的處理提供新思路。數(shù)據(jù)表明氨基功能化的MCM-41對(duì)這3種離子的吸附率均高于90%，且具有良好的吸附再生能力。秦慶東［56］以NH2-MCM-41為吸附劑對(duì)幾種染料進(jìn)行吸附實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)其對(duì)活性艷紅和酸性品紅的吸附能力較強(qiáng)，且平衡吸附量與染料的初始濃度無關(guān)。研究還發(fā)現(xiàn)該分子篩對(duì)染料的吸附是通過氨基與染料分子的靜電作用實(shí)現(xiàn)的，而弱酸離子的存在會(huì)大幅降低NH2-MCM-41對(duì)酸性染料的吸附量。張紅英等［57］用NH2-MCM-41搭載雙齒氮鈀作為催化劑在Suzuki的偶聯(lián)反應(yīng)中表現(xiàn)出了優(yōu)越的催化性能。

廖慶玲等［58］制得巰基化的介孔分子篩MCM-41用于液相中Cu2+的吸附，發(fā)現(xiàn)其對(duì)離子的捕獲能力對(duì)比未改性的MCM-41有了顯著提高。李曦同等［59］以微硅粉、CTAB、PEG-6000、NaOH等為原料合成MCM-41分子篩后利用巰丙基三甲氧基硅烷對(duì)其進(jìn)行表面改性，成功將巰基嫁接于分子篩的表面和孔道內(nèi)部。用制備的SH-MCM-41對(duì)五價(jià)鉻離子的吸附動(dòng)力學(xué)進(jìn)行研究，發(fā)現(xiàn)表面改性后的MCM-41由于巰基與鉻離子發(fā)生絡(luò)合反應(yīng)，故它較之未改性的分子篩具有更大的吸附量且在吸附早期由液膜擴(kuò)散為主導(dǎo)，而后期則以顆粒和孔道擴(kuò)散的協(xié)同作用為主。

王亞權(quán)等［60］通過先向Al-MCM-41的分散體系中加入糠醇聚合物，再以濃硫酸對(duì)之進(jìn)行靜態(tài)磺化，制得磺酸基功能化的MCM-41（SO3H-MCM-41），并以此催化三乙酸甘油酯和甲醇的酯交換反應(yīng)。實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)表明磺酸基功能化的MCM-41對(duì)該酯交換反應(yīng)的催化活性與濃硫酸相當(dāng)。該實(shí)驗(yàn)為三乙酸甘油酯和甲醇的酯交換反應(yīng)提供了一種新的催化方式。沈曉燕等［61］以氯磺酸磺化枝接芐基的MCM-41得到SO3H-MCM-41，此功能化的MCM-41在鄰乙基苯肼鹽酸鹽和2，3-二氫呋喃的Fischer吲哚反應(yīng)中表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能。

另外，由于改性后的分子篩表面與藥物的相互作用增強(qiáng)，因此MCM-41在藥物緩釋領(lǐng)域大有可為。白英豪［62］、曹淵等［50］以γ-氨丙基三乙氧基硅烷為偶聯(lián)劑改性得到氨丙基修飾的MCM-41，并以此為載體搭載氫氯噻嗪。觀測(cè)其在人工胃液中的釋放行為，發(fā)現(xiàn)可通過調(diào)整MCM-41上氨丙基的枝節(jié)數(shù)量來調(diào)控藥物的緩釋速率。張翠等［63］研究發(fā)現(xiàn)哌啶改性氨丙基介孔分子篩MCM-41具有很好的二氧化碳吸附性能，為固體堿催化劑的發(fā)展開辟了新的道路。

柏珊珊等［64］研究表明，MCM-41在經(jīng)過羧基修飾后能夠更加有效地吸附銅離子，當(dāng)銅離子的初始質(zhì)量濃度為20 mg/L時(shí)，其飽和吸附率達(dá)到了19.2 mg/g，并且其在吸附過程中表面流失的基團(tuán)比氨基化的MCM-41少，這表明羧基比氨基能更好地保護(hù)表面基團(tuán)。周仁賢等［65］利用MCM-41表面的硅羥基缺陷與三乙氧基硅烷類化合物反應(yīng)合成了羧基功能化的分子篩，并將之用于搭載催化劑。秦慶東等［66］通過三甲基氯硅烷與MCM-41分子篩表面的硅羥基耦合得到甲基功能化的分子篩，并利用其表面硅氧烷中的氧原子能與苯環(huán)發(fā)生配位的性質(zhì)，將之應(yīng)用于硝基苯類化合物的吸附過濾。此外，彭林等［67］對(duì)MCM-41進(jìn)行有機(jī)疏水改性，將之應(yīng)用于農(nóng)藥緩釋，取得了優(yōu)異的工作性能。陳西子等［68］用氨三乙酸酐修飾得到的MCM-41分子篩，該分子篩在鉛離子和銅離子的吸附實(shí)驗(yàn)中表現(xiàn)出良好的吸附性能，且循環(huán)使用多次后仍能保持較高的離子吸附率。

5 結(jié) 語

MCM-41分子篩孔道呈規(guī)則的“蜂窩狀”排列，孔徑大小分布均勻，在1.5～10 nm范圍內(nèi)連續(xù)可調(diào)，比表面積最大可達(dá)1 500 m2/g，孔道內(nèi)部有許多活性位點(diǎn)，適用于催化、傳感、膜分離、能源等領(lǐng)域。影響MCM-41分子篩合成的反應(yīng)機(jī)理主要包括液晶模板、協(xié)同作用與電荷匹配等，在上述機(jī)理作用下可通過水熱晶化法、室溫晶化法、微波晶化法、干粉晶化法和非水介質(zhì)晶化法等方法進(jìn)行合成。制備得到的MCM-41分子篩可以通過一般后嫁接法、擇位后嫁接法、模板劑去除-后嫁接一步處理法與涂層后嫁接處理法等后嫁接處理法進(jìn)行氨基化、巰基化、磺酸基化等官能化改性，克服其水熱穩(wěn)定性不高、摻雜金屬原子后，孔道結(jié)構(gòu)受損等缺點(diǎn)，提高其在污水處理、化學(xué)合成與藥物緩釋等領(lǐng)域的實(shí)際應(yīng)用性能，具有巨大的應(yīng)用潛力。