銅-硅基介孔材料的制備及應(yīng)用現(xiàn)狀

呂偉偉，王曉鐘，陳占路，趙 倩

(太原理工大學(xué) 精細(xì)化工研究所，山西 太原 030024)

1 前 言

銅-硅基介孔材料是指在SiO2基質(zhì)中含有Cu元素且孔徑分布在2～50 nm介孔范圍的一類無(wú)機(jī)多孔材料。自Mobil公司科學(xué)家Kresge和Beck等[1,2]在1992年首次合成M41S系列介孔材料以來(lái)，介孔材料的發(fā)展已受到廣泛的關(guān)注。同時(shí)，他們又最早提出介觀結(jié)構(gòu)的生成機(jī)理-液晶模板機(jī)理[2]，為介孔材料的理論研究做出了重大貢獻(xiàn)。然而，純硅介孔材料如MCM-41[1]、MCM-48[2]、SBA-15[3]等作為催化劑缺乏足夠的活性位點(diǎn)[4,5]，導(dǎo)致其酸度、反應(yīng)性及離子交換能力較差，限制了介孔材料的實(shí)際應(yīng)用。因此，已經(jīng)開(kāi)發(fā)了幾種方法用于將催化活性位點(diǎn)如金屬、金屬離子和金屬絡(luò)合物引入介孔SiO2[6]。其中，過(guò)渡金屬Cu由于其自身的氧化還原能力和高還原電位[7]，能夠彌補(bǔ)純硅介孔材料的不足，并賦予其新的催化活性位，且與貴金屬(Pt,Ag,Au等)相比，廉價(jià)易得、來(lái)源廣泛、資源豐富。近十幾年來(lái)，隨著介孔材料研究的日趨成熟，各種制備方法(如溶膠-凝膠法、水熱合成法等)或表面功能化技術(shù)相繼被開(kāi)發(fā)，為銅-硅基介孔材料的合成及應(yīng)用研究開(kāi)辟了新領(lǐng)域[8-10]。本研究對(duì)近年來(lái)銅-硅基介孔材料的研究進(jìn)展進(jìn)行了概述，并對(duì)其未來(lái)的發(fā)展前景進(jìn)行了展望。

2 銅-硅基介孔材料的合成方法

銅-硅基介孔材料的合成途徑可分為直接合成和合成后移植兩類。直接合成法[9,10]相對(duì)簡(jiǎn)單，制備過(guò)程易于操作，能夠?qū)λ隒u元素的分布產(chǎn)生更好的控制，但通常以犧牲載體的介孔有序性為代價(jià)。相比之下，使用合成后移植如浸漬或離子交換法，其過(guò)程是相對(duì)可控的，因?yàn)槟阁w載體制備和接枝過(guò)程完全分離；然而，很難在載體中獲得均勻分布的Cu元素。合成后移植因其操作條件或處理過(guò)程的不同，可具體分為浸漬法[11,12]、離子交換法[13-16]、嫁接法[17-22]、固相研磨法[23-25]等。不同的制備方法、合成條件以及Cu負(fù)載量等都會(huì)影響活性組分Cu在硅基載體中的存在形式和位置，并使銅-硅基介孔材料的結(jié)構(gòu)、形貌產(chǎn)生差異，從而影響材料的性能。目前，已有不少關(guān)于這方面的研究報(bào)道，并取得了突破性進(jìn)展，這將有利于銅-硅基介孔材料的實(shí)際應(yīng)用。

2.1 直接合成法

直接合成法又稱一鍋合成法，是基于金屬原子和載體介孔材料之間形成非共價(jià)鍵(氫鍵)和穩(wěn)定的共價(jià)鍵。在介孔材料制備過(guò)程中將Cu前驅(qū)體直接引入反應(yīng)，參與自組裝過(guò)程和晶化過(guò)程，使其嵌入氧化硅介孔材料的骨架或孔道。該方法的優(yōu)點(diǎn)在于金屬Cu原子分散均勻、操作簡(jiǎn)單且易于合成、能摻入大量的Cu元素。然而，當(dāng)添加的活性組分濃度偏高時(shí)，會(huì)導(dǎo)致有序介觀結(jié)構(gòu)的坍塌[9,10]。

Deshmane等[9]以十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)為結(jié)構(gòu)導(dǎo)向劑，正硅酸乙酯(TEOS)為硅源，Cu(NO3)2·3H2O為Cu源，使用氨水調(diào)節(jié)溶液pH至10，通過(guò)一鍋法合成高比面積的Cu-MCM-41催化劑，載Cu量最大至20%(質(zhì)量分?jǐn)?shù)，下同)。XRD、N2吸附脫附、ICP-OES和EDX表征結(jié)果表明，Cu負(fù)載量對(duì)Cu-MCM-41催化劑的有序結(jié)構(gòu)、結(jié)構(gòu)性質(zhì)和Cu分散性有強(qiáng)烈影響。在低Cu負(fù)載量(低于15%)時(shí)，Cu在硅基載體中以CuO晶體形式存在，Cu-MCM-41的比表面積(BET)從927.2減小到662.4 m2/g，Cu分散性從2.6%增至60.5%；然而在負(fù)載20%時(shí)，未能檢測(cè)到CuO晶體，其BET和Cu分散性分別降至314.3 m2/g、53.1%，且損失了有序結(jié)構(gòu)。

Das等[10]以Cu(OAc)2·H2O為Cu源，通過(guò)質(zhì)量分?jǐn)?shù)25%的氨水調(diào)節(jié)pH至10.5，在室溫下通過(guò)直接合成法成功合成了Cu與Si的摩爾比分別為0.05，0.10，0.20的Cu/SBA-15介孔材料，其比表面積分別為407，306，214 m2/g。XRD、XPS表面化學(xué)分析結(jié)果表明：在樣品的骨架中引入了銅物質(zhì)并以Cu(Ⅱ)和Cu(Ⅰ)狀態(tài)共存，隨著Cu/Si摩爾比的增加，結(jié)構(gòu)有序性降低。

2.2 合成后移植法

2.2.1 浸漬法

浸漬法是將預(yù)先制備的SiO2樣品經(jīng)焙燒或溶劑萃取脫除模板劑后，將其浸漬或分散在不同的Cu前驅(qū)體水溶液中，在一定溫度下攪拌，隨后干燥和焙燒，得到銅-硅基介孔材料。此方法是通過(guò)硅基表面上的羥基(—OH)基團(tuán)或硅氧烷與Cu相互作用，將Cu元素引入到介孔SiO2的孔道或內(nèi)表面。

Patel等[11]以三嵌段共聚物P123為模板劑，Cu(NO3)2·3H2O為Cu源，通過(guò)浸漬法制備含有質(zhì)量分?jǐn)?shù)4.01%～10.1% Cu的CuO/SBA-15催化劑。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明，將Cu負(fù)載量增加至10.1%導(dǎo)致活性較低，歸因于SBA-15顆粒上CuO聚集體的形成和高Cu負(fù)載下Cu2O相的形成。Liang等[12]報(bào)道了以CuCl2·2H2O為Cu源，采用浸漬法合成比表面積為1165.8 m2/g、孔徑為3.24 nm的CuO/MCM-41吸附劑。吸附結(jié)果顯示，CuO/MCM-41中的活性組分CuO對(duì)被測(cè)陽(yáng)離子染料(結(jié)晶紫和亞甲基藍(lán))吸附起著重要的作用。

浸漬法基本上不改變活性組分的結(jié)構(gòu)，能夠精確控制載體上的Cu含量，但負(fù)載的活性組分在反應(yīng)中不穩(wěn)定、易流失，在載體中易發(fā)生顆粒的團(tuán)聚，尤其在Cu含量較高的情況下發(fā)生，易產(chǎn)生大尺寸的顆粒[11]。

2.2.2 離子交換法

離子交換法是在一定的溫度和溶液pH下，將未脫除模板劑的氧化硅介孔材料添加到Cu源溶液中攪拌，一段時(shí)間后過(guò)濾、洗滌和干燥，最后焙燒得到銅-硅基介孔材料。該法最早由Sodesawa等[13]提出并制備Cu摻雜量為1.47%的Cu-SiO2催化劑。Kohler等[14]發(fā)表了更詳細(xì)的研究，幾個(gè)參數(shù)如Cu溶液濃度、溶液pH、載體類型和洗滌過(guò)程都決定著所得催化劑中的Cu含量。后來(lái)，Yonemitsu等[15]開(kāi)發(fā)了一種模板-離子交換法，以未脫模板的MCM-41為母體，將金屬離子植入MCM-41中，而不會(huì)導(dǎo)致介孔結(jié)構(gòu)的任何坍塌。Chanquía等[16]以含質(zhì)量分?jǐn)?shù)～60%模板劑的Si-MMS為前體，Cu(NO3)2·3H2O為Cu源，通過(guò)模板-離子交換法合成了尺寸在2～3 μm范圍的球形態(tài)Cu改性介孔硅酸鹽顆粒，即Cu-MMS。其中，最高Cu含量為6.9%，孔徑為2.71 nm，比表面積為1000 m2/g。

離子交換法能夠使銅物種穩(wěn)定在SiO2上，且Cu在載體上的分散性比浸漬法的好，但是由于SiO2表面上末端—OH基團(tuán)的限制而導(dǎo)致的低負(fù)載[13]使得該方法不能被廣泛使用。

伊泰普水電站工程[3]由美國(guó)IECO國(guó)際工程公司和意大利ELC電力咨詢公司組成的聯(lián)營(yíng)體設(shè)計(jì)。其裝機(jī)容量選擇方法與拉格朗德二級(jí)水電站的選擇方法完全一樣是采用其可靠出力作調(diào)節(jié)作用相當(dāng)有限的徑流式水電站設(shè)計(jì)的。

2.2.3 嫁接法

嫁接法大多基于介孔氧化硅表面上的硅烷醇基團(tuán)，使其與硅烷偶聯(lián)劑反應(yīng)，將有機(jī)基團(tuán)接枝到合成好的介孔材料孔道表面，然后引入過(guò)渡金屬Cu粒子到介孔氧化硅上，從而得到高性能的介孔材料。有機(jī)基團(tuán)常用于表面改性，因?yàn)樗鼈兡転榻榭籽趸杼峁┬碌幕钚晕稽c(diǎn)和特殊性能。例如，氨基功能化的介孔氧化硅能用于氣體的吸附/分離、重金屬離子的去除以及反應(yīng)的催化[17-20]。然而，接枝法有幾個(gè)缺點(diǎn)，如低金屬負(fù)載、周期有序性的缺失以及在SiO2主體外部形成團(tuán)簇物質(zhì)[21,22]。

Rivera-Jiménez等[20]以焙燒后的SBA-15為母體，3-氨基丙基三乙氧基硅烷(3-APTES)為硅烷偶聯(lián)劑，CuSO4·5H2O為Cu源，通過(guò)氨基有機(jī)接枝方法將過(guò)渡金屬Cu2+摻入到介孔SBA-15的表面，其比表面積為283 m2/g，孔徑為7.6 nm。Czaplinska等[21]報(bào)道了以脫模板的SBA-15為載體，3-氨基丙基三甲氧基硅烷(APMS)為硅烷偶聯(lián)劑，采用嫁接法接枝APMS得到功能化NH2-SBA-15，后浸漬Cu(NO3)2/乙醇溶液得到最大Cu含量為4.8%的Cu-SBA-15樣品。N2吸附脫附結(jié)果顯示，其BET比表面積為360 m2/g，平均孔徑為5.1 nm。關(guān)于基于硅基/模板劑表面上的硅烷醇基團(tuán)直接接枝螯合的過(guò)渡金屬鮮有報(bào)道，Berube等[22]以Cu(acac)2、Cu(acetate)2和Cu(acetate)2·2H2O為Cu源，采用嫁接法將螯合的過(guò)渡金屬前體直接接枝到未脫模板的SBA-15/P123復(fù)合材料表面，制備了Cu-SBA-15介孔分子篩。

2.2.4 固相研磨法

固相研磨法最初由Wang等[23]報(bào)道，Wang等提出了一種新穎的無(wú)溶劑法，將銅源(Cu(NO3)2·3H2O)與未脫除模板劑的SBA-15材料混合研磨，最后煅燒同時(shí)移除有機(jī)模板和分解金屬前體。N2吸附脫附結(jié)果顯示，含10% CuO的CuO/SBA-15樣品，其BET為579 m2/g，孔徑為9.3 nm。Yin等[24]在室溫條件下，將不同的銅源Cu(NO3)2·3H2O、Cu(CH3COO)2·H2O和CuCl2·2H2O分別與合成的SBA-15固相研磨。結(jié)果表明，模板和SiO2壁之間的有限空間在分散所得客體氧化物方面是高效的，并且實(shí)現(xiàn)了不尋常的CuO分散。銅源對(duì)氧化物的分散度具有顯著影響，其以硝酸鹽>乙酸鹽>氯化物的順序降低。Gaudin等[25]采用固相研磨法，將合成的SBA-15和Cu(acac)2均勻混合，然后引入球磨機(jī)的坩堝中進(jìn)行球磨，焙燒后得到含12.5% CuO的Cu/SBA-15介孔材料，其BET為723 m2/g，孔徑為7.8 nm。他們發(fā)現(xiàn)，所得材料的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和形成的Cu元素與煅燒程度密切相關(guān)。球磨后的Cu/SBA樣品以1 ℃/min升溫至500 ℃并焙燒6 h后，產(chǎn)物的顏色為綠色，BET為723 m2/g，CuO含量為12.5%；而分別以快速升溫至500 ℃和以1 ℃/min升溫至700 ℃的樣品，焙燒6 h后產(chǎn)物的顏色卻都為棕色，BET分別降至703和477 m2/g，CuO含量也分別降至10.4%和12.0%。

固相研磨法相比上述其他合成后移植法，不僅節(jié)能高效、制備過(guò)程相對(duì)簡(jiǎn)單、易于操作，而且還能在硅基載體的介孔通道中得到高度分散的銅物質(zhì)。然而，在固相研磨過(guò)程中，Cu前驅(qū)體不易滲透到含有模板劑的氧化硅介孔材料中，使最終產(chǎn)物中的Cu負(fù)載量不夠理想。

2.2.5 其它方法

除了上述方法，還有其他方法制備摻Cu的硅基介孔材料。如Gallo等[26]首次提出了一種結(jié)合浸漬和有機(jī)金屬化學(xué)氣相沉積(OMCVD)技術(shù)優(yōu)點(diǎn)的逐步法，應(yīng)用到產(chǎn)生具有相對(duì)高Cu負(fù)載量和高度均勻分散Cu納米顆粒的受控合成中。在此基礎(chǔ)上，Tsoncheva等[27]報(bào)道了以Cu(NO3)2·3H2O和雙(六氟乙基丙酮)合Cu(II)水合物(Cu(hfac)2)為Cu源，先采用浸漬法獲得低Cu含量(3% Cu)的Cu/SBA-15樣品，后通過(guò)Cu(hfac)2的多步沉積實(shí)現(xiàn)Cu的高負(fù)載量和顆粒尺寸的控制。為了克服單一制備方法的弊端，人們將兩種甚至更多方法組合在一起制備銅-硅基介孔材料，能夠更好地發(fā)揮其優(yōu)勢(shì)。如Subhan等[28]首次通過(guò)超聲波輔助初始潤(rùn)濕浸漬合成含有5%～15%Cu(Cu-KIT-6)的介孔KIT-6分子篩。結(jié)果表明，Cu含量高達(dá)10%的Cu-KIT-6吸附劑仍然可以保留KIT-6的均勻介孔骨架，并且所提出的超聲方法提供了比浸漬法更高的Cu分散而沒(méi)有分離。

上述將Cu前驅(qū)體引入到氧化硅介孔材料的制備方法中，直接合成法和合成后移植法各有優(yōu)缺點(diǎn)，但相較而言，前者更接近實(shí)際生產(chǎn)。下面將對(duì)Cu功能化氧化硅介孔材料在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用進(jìn)行綜述。

3 銅-硅基介孔材料的應(yīng)用

經(jīng)過(guò)Cu摻雜的介孔SiO2材料，因其摻雜Cu的氧化還原特性，賦予了純硅介孔材料新的催化活性位，不僅使其在催化、吸附等領(lǐng)域受到極大的關(guān)注，而且在電學(xué)和醫(yī)學(xué)等其他領(lǐng)域也有所發(fā)展。例如在電學(xué)方面，這種材料可以潛在地作為染料敏化太陽(yáng)能電池中的光電陽(yáng)極材料，而在醫(yī)學(xué)方面，可以檢測(cè)血清中葡萄糖的含量。

3.1 催化

催化是銅-硅基介孔材料應(yīng)用最多、研究最深入的領(lǐng)域。由于結(jié)合了介孔結(jié)構(gòu)高比表面積和含Cu基團(tuán)高催化活性的優(yōu)點(diǎn)，銅-硅基介孔材料是一種非常理想的催化劑。銅-硅基介孔材料作為催化劑已在烷烴催化(如環(huán)己烷、甲烷、丙烯)[10,29,30]、芳香烴催化[31,32]、水煤氣轉(zhuǎn)換(WGS)反應(yīng)[33]、甲醇蒸汽重整反應(yīng)[34,35]甚至催化氧化/還原有害氣體(CO、NO、N2O)[36-39]等方向均有應(yīng)用。本節(jié)以烷烴環(huán)己烷的氧化為例，對(duì)銅-硅基介孔復(fù)合材料的催化應(yīng)用進(jìn)行評(píng)述。

從學(xué)術(shù)和工業(yè)角度來(lái)看，環(huán)己烷氧化為環(huán)己醇和環(huán)己酮是一個(gè)重大挑戰(zhàn)，因?yàn)檫@些產(chǎn)物用于生產(chǎn)己二酸和己內(nèi)酰胺，是制造尼龍-66、肥皂和洗滌劑、橡膠化學(xué)品、農(nóng)藥等所需的合成原料。環(huán)己烷氧化是在催化劑或/和氧化劑的作用下，由環(huán)己烷合成環(huán)己酮和環(huán)己醇的過(guò)程。決定環(huán)己烷轉(zhuǎn)化效率的因素包括溫度、時(shí)間、氧化劑(如O2、H2O2)、Cu的負(fù)載量和分散度等。Gu等[29]將合成的Cu-SBA-15催化劑用于環(huán)己烷的氧化，結(jié)果顯示，在O2壓力為1 MPa、溫度為120 ℃、反應(yīng)7 h的優(yōu)化反應(yīng)條件下，環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率達(dá)到11%以上，總選擇性(環(huán)己醇和環(huán)己酮)達(dá)約80%。呂平等[30]采用后嫁接法制備出了Cu負(fù)載量為12%、BET為609 m2/g的Cu/SBA-15催化劑，比較了SBA-15和Cu/SBA-15對(duì)環(huán)己烷的催化活性。結(jié)果表明，以空氣為氧化劑，SBA-15對(duì)環(huán)己烷的選擇性氧化反應(yīng)沒(méi)有催化活性，而Cu/SBA-15對(duì)其具有較強(qiáng)的催化活性，環(huán)己烷轉(zhuǎn)化率為41.72%，環(huán)己醇產(chǎn)率為14.12%，環(huán)己酮產(chǎn)率為27.6%。Das等[10]比較了不同載Cu含量(1.16%～15.39%)介孔氧化硅的環(huán)己烷催化能力。結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在H2O2作氧化劑、反應(yīng)溫度為50 ℃等條件下，載Cu量為2.32%的Cu/SiO2催化性能最佳，5 h后環(huán)己酮和環(huán)己醇的最大產(chǎn)量達(dá)29%，且環(huán)己酮、環(huán)己醇的選擇性分別為71.0%，29.0%。5個(gè)循環(huán)周期后，該催化劑的活性損失可忽略不計(jì)。

3.2 吸附分離

如前所述，因?yàn)镃u具有對(duì)環(huán)境中污染物(如SO2、染料有機(jī)物)特殊的親和力，結(jié)合介孔硅基載體的結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)(如高比表面積、大孔容積、可調(diào)控的孔徑)，特別是其孔道表面豐富的官能基團(tuán)(如硅烷醇基團(tuán))，表面功能化技術(shù)過(guò)程簡(jiǎn)單、可操作性強(qiáng)，使得銅-硅基介孔復(fù)合材料在環(huán)境污染物的吸附分離中有著廣泛的應(yīng)用前景。當(dāng)前，銅-硅基介孔材料已應(yīng)用在染料有機(jī)物吸附(如結(jié)晶紫、亞甲基藍(lán))[12,40]、含硫有機(jī)物吸附(如噻吩、二苯并噻吩、叔丁硫醇、二甲硫醚、二甲基二硫醚等)[17,28,41]以及氣體吸附分離(如SO2、H2S、乙烯和乙烷)[42,43]等方面。本節(jié)將對(duì)銅-硅基介孔材料在染料有機(jī)物的吸附應(yīng)用進(jìn)行簡(jiǎn)要評(píng)述。

印染廢水是一種高污染廢水，且染料結(jié)構(gòu)中的胺基化合物和硝基苯及Cu，Zn和As等重金屬具有較大的生物毒性，對(duì)環(huán)境造成嚴(yán)重污染。目前，處理印染廢水的方法主要有化學(xué)氧化法、生物處理法、光催化法和吸附法等。其中，吸附法相對(duì)于其他方法，能源消耗低、可實(shí)現(xiàn)廢物回收。近年來(lái)，銅-硅基介孔材料因其優(yōu)異的性能，在吸附廢水染料中具有顯著效果。如吳中正等[40]以聚乙二醇(PEG)為模板，采用溶膠凝膠法-水熱法制備出CuO/SiO2納米復(fù)合材料，并將其作為吸附材料，用于對(duì)有機(jī)染料亞甲基藍(lán)的吸附性能研究。結(jié)果表明，該材料對(duì)亞甲基藍(lán)具有良好的吸附效果，尤其是含CuO質(zhì)量分?jǐn)?shù)為15%的樣品，在最佳條件下對(duì)10 mL亞甲基藍(lán)(4 mg/L)的去除率高達(dá)97.17%。Liang等[12]報(bào)道了采用浸漬法制備的比表面積為1165.8 m2/g、孔徑為32.4 nm的CuO/MCM-41吸附劑，并研究了pH、離子強(qiáng)度和天然有機(jī)物質(zhì)如腐殖酸等因素對(duì)CuO/MCM-41去除被測(cè)陽(yáng)離子染料結(jié)晶紫和亞甲基藍(lán)的影響。結(jié)果表明，根據(jù)Langmuir等溫線模型，CuO/MCM-41對(duì)結(jié)晶紫和亞甲基藍(lán)的最大吸附容量可達(dá)52.9和87.8 mg/g，而純MCM-41的最大吸附容量?jī)H分別為46.2和65.7 mg/g。

3.3 其它領(lǐng)域

除了上述應(yīng)用外，銅-硅基介孔材料還可應(yīng)用到其他領(lǐng)域，如電極材料、模擬酶活性等。Tenkyong等[8]采用溶膠-凝膠法合成了CuO/SiO2納米復(fù)合材料，并與制備的母體材料CuO、SiO2納米粒子作對(duì)比。光電性能測(cè)試結(jié)果顯示，CuO和SiO2納米顆粒以及CuO/SiO2納米復(fù)合材料的暗電導(dǎo)率分別約為0.8×103MΩ·cm，1.6×103MΩ·cm和0.2×103kΩ·cm，而光電導(dǎo)率分別為0.5×103MΩ·cm，1.6×103MΩ·cm和0.1×103kΩ·cm。與母體材料相比，CuO/SiO2納米復(fù)合材料在黑暗和光照條件下，電阻率均下降了約103數(shù)量級(jí)，從而證實(shí)了該納米復(fù)合材料的強(qiáng)導(dǎo)電特性。因此，將其應(yīng)用到太陽(yáng)能電池領(lǐng)域具有潛在的價(jià)值，特別是作為染料敏化太陽(yáng)能電池[44]中的光電陽(yáng)極材料。

何昀[45]采用一步法合成具有模擬過(guò)氧化物酶活性的Cu-SBA-15介孔材料，能夠催化H2O2氧化3,3’,5,5’-四甲基聯(lián)苯胺(TMB)，還能夠?qū)ρ逯械钠咸烟沁M(jìn)行檢測(cè)，準(zhǔn)確度較高，與醫(yī)院測(cè)定值接近。結(jié)果顯示，檢測(cè)葡萄糖的線性范圍為4.0×10-3～ 8.0×10-2mol/L，檢測(cè)限為 5.4×10-6mol/L。因此，將該Cu-SBA-15介孔材料應(yīng)用到醫(yī)學(xué)領(lǐng)域?qū)?huì)帶來(lái)極大的實(shí)際價(jià)值。

總之，相比純氧化硅介孔材料，Cu功能化介孔SiO2材料的催化活性、吸附性能得到了顯著的提高。不僅如此，將其應(yīng)用到電學(xué)、醫(yī)學(xué)等領(lǐng)域擁有廣闊的拓展空間和發(fā)展前景。

4 結(jié) 語(yǔ)

綜上所述，銅-硅基介孔材料的研究當(dāng)前已取得了豐碩的成果，制備方法眾多且方法的組合更是發(fā)揮了各自的優(yōu)勢(shì)，在催化、吸附分離以及其它領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)了更為廣泛的應(yīng)用價(jià)值。但隨著研究工作的進(jìn)一步深入，銅-硅基介孔材料存在著一些問(wèn)題，比如高載Cu含量下活性組分的性能不夠理想、分散性不高，對(duì)活性組分和載體材料之間可能的協(xié)同作用、負(fù)載機(jī)理以及具體應(yīng)用中活性組分的反應(yīng)機(jī)理研究不夠深入等。將不同的方法結(jié)合起來(lái)制備銅-硅基介孔材料，可以彌補(bǔ)單一方法的缺陷，達(dá)到事半功倍的效果，預(yù)計(jì)該方法是研究制備高性能銅-硅基介孔材料的一個(gè)重要發(fā)展方向。完全有理由相信，人們將根據(jù)實(shí)際需要設(shè)計(jì)并合成出更多優(yōu)異性能的負(fù)載型金屬介孔材料[46]，并將在未來(lái)材料科學(xué)的發(fā)展中發(fā)揮重要的作用。