吉林大学于吉红院士团队JACS：高度有序介孔氧化硅材料利用自由基路线的绿色合成

有序介孔材料由于其高的比表面积和可控的孔道结构，已广泛的应用于分离、催化、药物输送和传感等方面。然而传统的有序介孔氧化硅材料需要在酸性或碱性下合成，既不绿色环保也不适合大规模工业生产。因此寻找绿色、高效的方法合成高度有序的介孔氧化硅材料仍然是一个巨大的挑战。

近日，吉林大学于吉红院士（点击查看介绍）研究团队提出了一种利用自由基路线在无酸体系合成高度有序介孔氧化硅SBA-15的方法。通常，在无酸条件下合成的介孔氧化硅呈现的是无序的孔道结构。他们利用紫外光照射产生的•OH自由基促进原硅酸四乙酯（TEOS）的水解以及硅物种与表面活性剂的自组装过程，在完全无酸的绿色反应条件下得到了高度有序的介孔二氧化硅SBA-15。研究发现，通过适当光密度的紫外光对TEOS-P₁₂₃-H₂O反应体系进行照射，体系中生成的•OH自由基会促进Q³和Q⁴物种的形成，从而有利于具有高比表面积、高度有序的SBA-15的形成。进一步研究发现，当在反应体系中加入Fenton试剂，可以合成铁负载效率高达50%的有序介孔Fe-SBA-15，解决了在酸反应体系中过渡金属难以负载的问题。通过向反应体系中加入痕量的自由基引发剂Na₂S₂O₈，也可以得到高度有序的SBA-15。该研究开创了利用自由基路线合成高度有序的介孔氧化硅材料的新思路，并为其大规模工业生产提供了应用前景。这一成果近期发表在Journal of the American Chemical Society 上。

此前该研究团队开创性的发现，•OH自由基存在于沸石分子筛的水热合成体系，并可以显著加速沸石分子筛的成核，且首次对该机制进行了系统的研究（Science, 2016, 351, 1188-1191），使人们对沸石分子筛的生成机理有了新认识，为在工业上具有重要需求的沸石分子筛材料的高效、节能和绿色合成开辟了新的路径。这一重大发现，为自由基路线绿色合成高度有序介孔氧化硅材料提供了理论基础。

该研究工作得到国家重点研发计划（2016YFB0701100）、国家重点基础研究发展计划（2013CB921800）、国家自然科学基金项目（11227901，21621001，21320102001）、高等学校学科创新引智计划（B17020）以及中国博士后基金（2016M600228，2017T100202）、上海科协计划（17PJ1406400）、中国科协青年人才托举计划（2017QNRCoo1）的大力支持。吉林大学冯国栋博士和王健羽博士研究生为共同第一作者。

该论文作者为：Guodong Feng, Jianyu Wang, Mercedes Boronat, Yi Li, Ji-Hu Su, Ju Huang, Yanhang Ma, Jihong Yu

原文（扫描或长按二维码，识别后直达原文页面，或点此查看原文）：

Radical-Facilitated Green Synthesis of Highly Ordered Mesoporous Silica Materials

J. Am. Chem. Soc., 2018, 140, 4770–4773, DOI: 10.1021/jacs.8b00093

导师介绍

于吉红

http://www.x-mol.com/university/faculty/11044