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“新科”院士赵东元：有序介孔材料尚待大规模应用
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上世纪90年代兴起的新型纳米结构材料——有序介孔材料正迅速发展为跨学科的研究热点。由于具有孔道大小均匀、排列有序、孔径可在2～50纳米范围内连续调节的特性，有序介孔材料在分离提纯、生物材料、催化、新型组装材料等方面有巨大的应用潜力。 “但就目前来说，还没有大规模的工业化应用。”2007年当选院士的赵东元，6月24日在中国科学院化学研究所召开的两院院士大会化学分会上指出，有序介孔高分子材料中，仅氧化硅应用稍广，非氧化硅介孔材料稳定性差、难以合成、无法调变仍是其大规模应用前需要突破的瓶颈。 今年45岁的赵东元多年来一直从事微、介孔分子筛材料和纳米材料的合成与结构表征研究。在国外做博士后期间，他合成了世界上最大孔径、壁厚、水热稳定性高、高度有序的介孔分子筛SBA-15，并以第一作者身份在Science上发表该研究成果，被引用2100次以上。他1998年落户复旦后，又相继合成了17种以复旦大学命名的FDU系列新型介孔分子筛。 在纳米层次下，孔径2～50nm的多孔材料被称为介孔材料。赵东元介绍，目前，合成有序的高分子孔径材料所采取的方法主要是“相分离”，比如利用两嵌段的苯乙烯/乳酸共聚物（PS/PLA）进行自组装，再将聚乳酸降解，从而得到孔隙的高分子材料。但在降解聚乳酸这个PLA链段、打碎这个共价键时，产生了很多的结构缺陷。 以碳材料为例，其在吸附、分离方面有非常广泛的应用。但众所周知，在溶液当中的碳碳键很难形成，从1997年后，有人尝试先做出有着有序孔道的介孔氧化硅，利用它做硬模板灌入葡萄糖，再用硫酸碳化，变成碳后用氢氟酸除掉氧化硅，就得到了反相的碳棒。这相当于复制，结构较差。非氧化硅材料碳材料因此离产业化运用尚有距离。 近年，赵东元的研究小组进行了以酸碱反应配对的无机物出发、在非水体系中“自我调节”来合成介孔分子筛材料的研究，并已成功地合成了一大批高度有序排列的、多种结构的金属氧化物介孔材料。 目前，他们正尝试利用更低的成本，使用商业化的原料，利用三嵌段的表面活性剂，通过有机高分子实现一次性转化。 这些材料具有极高的表面酸性和导电性能，在催化、分离等重要的化工领域，甚至在半导体、传感器、药物输运、光电微器件等高新技术领域具有广泛的应用前景，也可以在化工、环境能源等领域发挥作用。 科学时报, 2008-6-27 7:33:19 |
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