介孔金屬氧化物的案例
西安交大：介孔金屬氧化物基傳感材料重要進展！
介孔金屬氧化物集成了介孔材料高比表面積、豐富的孔道（孔徑2-50納米）以及金屬氧化物的磁、光、電等性質，在清潔能源、傳感、催化等領域有著巨大的應用前景。但是，目前缺乏一種普適的方法合成組分及結構可控的介孔金屬氧化物納米顆粒。
植物多酚是一種價格低廉、無毒、已實現工業化生產的天然提取物，廣泛用于皮革、墨水等領域。基于植物多酚配位化學的基本原理，生命學院趙永席教授團隊魏晶教授等人以不同的金屬-多酚配合物為前驅物，通過控制配合物的熱分解過程，得到了一系列不同組成及內部結構的介孔金屬氧化物納米顆粒（如氧化鋁、氧化鋅、氧化鈷、氧化鐵、氧化銅）。
研究發現，金屬會影響有機物（即植物多酚）的熱分解過程，比如鋁會增強有機骨架的穩定性，鐵、銅、鈷元素會加速有機骨架的分解。有機物的分解溫度和金屬氧化物的結晶溫度共同影響介孔金屬氧化物的內部結構（如實心或空心結構）。由于介孔金屬氧化物具有規則的形貌、高比表面積及高結晶度，這種材料進一步用于構筑氣體傳感器，可實現酒精氣體的高靈敏、高選擇性檢測。
同時這種介孔金屬氧化物材料與核酸（DNA, RNA）的磷酸基團有著強的配位作用，可有效吸附DNA探針分子。可進一步構筑介孔金屬氧化物基納米探針，實現核酸的高靈敏、高特異性檢測。由于植物多酚可以和不同種類的金屬離子形成配位物，這種簡單的熱分解方法有望用于低成本、大規模制備多種組分介孔金屬氧化物，并廣泛用于環境催化、清潔能源的存儲與轉化、氣體傳感及生物傳感等領域。
該研究工作在材料類國際權威雜志Advanced Functional Materials（影響因子13.325）上在線發表。西安交通大學生命學院生物醫學信息工程教育部重點實驗室為該論文的第一作者和唯一通訊作者單位，生命學院王根博士為第一作者，魏晶教授為通訊作者。
展開 富含sp2-雜化碳的嵌段共聚物導向合成介孔金屬氧化物半導體傳感器材料
借助具有不同官能團（如硫醇、羧基、氨基等）的小分子配體作為“橋梁”，不僅能夠降低金屬氧化物的水解速率，而且能夠通過氫鍵和配位鍵提高親水PEO嵌段與金屬前驅體之間的相互作用。
圖2 配體輔助組裝策略合成介孔晶化金屬氧化物
除了借助小分子配體作為“橋梁”輔助嵌段共聚物與金屬前驅體的共組裝，低聚合度的可溶性酚醛樹脂（resol）能夠同時與sp2雜化碳嵌段共聚物的親水嵌段、金屬前驅體相互作用。為此，課題組提出策略三：Resol-輔助的共組裝策略，借助resol的交聯作用和強相互作用，實現resol、sp2雜化碳嵌段共聚物和金屬前驅體的三元共組裝。特別地，除去酚醛樹脂形成碳骨架后，可以在原有的介孔孔道中產生豐富的二級介孔結構，顯著提高材料的孔隙率。
以富含sp2雜化碳嵌段共聚物為基礎，通過巧妙的調控界面組裝環境、合成策略等能夠實現多種有序介孔金屬氧化物的合成，特別是介孔過渡金屬氧化物半導體。這類材料在氣體傳感領域展現出非常優異的傳感性能，課題組針對常見的環境有毒有害氣氛和重要待測組分進行了深入研究，并對其傳感作用機制進行了探討。
圖
3
sp2
雜化
碳嵌段共聚物
導向
合成的介孔金屬氧化物半導體傳感機制
（a）n-型介孔WO3半導體材料檢測3-羥基-2-丁酮的傳感機理；
（b）n-型介孔SnO2半導體材料檢測H2S氣體的傳感機理；
（c）p-型介孔CoOx/C半導體材料檢測H2的傳感機理；
（d）p-n型Pt/WO3異質結半導體材料檢測CO的傳感機理。
【展望】
文末，作者還展望了未來有序介孔金屬氧化物半導體材料的合成、設計及應用的潛在方向。
展開 吉林大學喬振安教授課題組Small：在合成介孔金屬硫化物上取得新進展
介孔金屬硫化物具有大的比表面積，理想的能帶結構和出色的電子性能，因此在傳感器，太陽能電池和光催化領域顯示出廣闊的應用前景。然而，目前介孔金屬硫化物的合成仍面臨諸多挑戰。例如，在使用分子自組裝法時，無機前體與表面活性劑之間的相互作用、金屬硫化物的沉淀速率以及結晶過程均對實驗條件敏感，難以控制反應條件以同時實現介孔結構的形成和金屬硫化物結晶成純相。此外，由于普通金屬前驅物與金屬硫化物之間的體積差異較大，在無機前驅物結晶并轉變為硫化物的過程中會發生明顯的體積收縮，這使得相互連接的多孔結構難以保持，從而造成介孔結構崩塌。使用特殊的金屬前體或者通過高溫硫化介孔相前體合成介孔金屬硫化物成本高昂，步驟復雜，因此，需要一種普適的，易于調控的方法用于合成介孔金屬硫化物以推動介孔材料的基礎研究和實際應用。
為此，吉林大學喬振安課題組在前期使用聚乙烯亞胺（PEI）作為造孔劑合成介孔金屬氧化物的工作的基礎上（Advanced Science, 2019, 6, 1801543）(Advanced Energy Materials, 2019, 9, 1901634)、（Chemical Engineering Journal，2020, 398, 125527）、（Angewandte Chemie International Edition, 2020, 59, 11053-11060），開發了一種通用且簡便的聚合物導向酸介導自組裝方法來合成高度結晶的介孔金屬硫化物。在此方法中，PEI作為造孔劑，其富有氨基，可以質子化并通過靜電作用與無機前體組裝成介孔相復合物。醋酸（HOAc）作為pH調節劑和配位劑以調節PEI和金屬前體的相互作用。
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