华南理工大学攻克多孔材料世界难题

中国科学家攻克了一项多孔材料领域的世界级难题，在人类历史上首次制造出了孔径大、排布有序的多孔单晶体结构。2018年1月12日，国际顶级学术期刊《科学》杂志在线发表了该项目的研究论文：有序大孔——微孔金属有机骨架单晶。

该项目由华南理工大学化学与化工学院、美国德克萨斯大学圣安东尼奥分校、沙特阿卜杜拉国王科技大学和西班牙科尔多瓦大学合作开发。

据悉，现实生活中的多孔材料并不少见，比如珊瑚礁、海绵、红酒软木塞以及炼油中使用的催化剂等。但是在这个领域，有个一直未被攻克的难题——如何让“孔”大而整齐，同时材料本身为单晶体结构。为攻克这一难题，华南理工大学精心设计，首次提出了一种三维有序模板法和双溶剂法结合的合成方法。

在合成过程中，他们创新使用甲醇-氨水作为双溶剂，终于研制出了世界上首个能够做到大/微孔、有序的单晶体材料。该研制出的单晶体是1个十四面体结构，由6个正方形和8个三角形构成，同时有序大孔在单晶内定向排列，从而使得有序大孔、有序微孔以及规整单晶结构有机地统一在一种多孔材料中；并且，简单地通过改变晶化调节，就可以控制单晶的尺寸和单晶内大孔的直径。在筛选溶剂过程中发现，氨水虽然可以快速地诱导前驱体形成有序、大孔的效果，但得到的材料是多晶独石结构；而甲醇虽然可以诱导形成单晶体，但是却是个实心体，所以研发人员尝试将两者结合起来使用，最终获得了成功。

这一成果的问世，首先会在催化和生物医药两个领域大显身手。在炼油过程中，这种材料可以容纳长链分子，催化效率会非常好；而用这种材料制作药物胶囊，则可以在其内表面容纳更多的药物大分子，同时又可以实现缓慢释放，更好地实现药效的持续性。