Mesoporöse Materialien können nach verschiedenen Kriterien klassifiziert werden. Die gängigen Klassifizierungsmethoden sind wie folgt: I. Klassifizierung nach der chemischen Zusammensetzung1.1 Silicium-basierte mesoporöse MaterialienDies ist die am frühesten und am weitesten untersuchte Klasse von mesoporösen Materialien. Sie bestehen hauptsächlich aus Siliziumdioxid und zeichnen sich durch eine hohe spezifische Oberfläche, eine regelmäßige Porengestalt und eine gute chemische Stabilität aus. Typische Vertreter sind MCM-41, SBA-15 usw. MCM-41 hat eine hexagonal geordnete Porengestalt, und der Porendurchmesser beträgt im Allgemeinen zwischen 2 und 10 nm. SBA-15 hat eine dickere Porenwand und einen größeren Porendurchmesser im Bereich von 5 bis 30 nm und weist eine bessere hydrothermische Stabilität als MCM-41 auf.1.2 Metalloxid-mesoporöse MaterialienDies umfasst mesoporöse Materialien, die aus verschiedenen Metalloxiden wie Aluminiumoxid, Titandioxid, Zinkoxid usw. bestehen. Sie haben einzigartige physikalische und chemische Eigenschaften und finden wichtige Anwendungen auf Gebieten wie der Katalyse und der Sensorik. Beispielsweise hat mesoporöses Aluminiumoxid eine hohe spezifische Oberfläche und eine gute thermische Stabilität und wird häufig als Katalysatorträger verwendet. Mesoporöses Titandioxid wird aufgrund seiner photocatalytischen Aktivität bei der Abwasserreinigung und der photokatalytischen Wasserstoffgewinnung beachtet. 1.3 Kohlenstoff-basierte mesoporöse MaterialienDiese Materialien haben eine hohe spezifische Oberfläche, eine gute elektrische Leitfähigkeit und chemische Stabilität. Die gängige Herstellmethode besteht darin, Phenolharz, Saccharose usw. als Kohlenstoffquelle zu verwenden und die Herstellung mittels dem Templatverfahren durchzuführen. Mesoporöse Kohlenstoffmaterialien zeigen hervorragende Eigenschaften in Bereichen wie Superkondensatoren, Elektrodenmaterialien für Lithium-Ionen-Batterien sowie Adsorption und Separation.Kohlenstoff-basierte mesoporöse Materialien finden Anwendungen auf dem Gebiet der elektrochemischen Katalyse. 1.4 Metallorganische Gerüste (MOF) - mesoporöse MaterialienDies sind poröse Materialien, die durch die Selbstorganisation von Metallionen oder Metallclustern und organischen Liganden über Koordinationsbindungen zu einem periodischen Netzwerk aufgebaut werden. MOF-Materialien haben eine extrem hohe spezifische Oberfläche und eine regulierbare Porengestalt. Größe und Form der Poren können durch die Auswahl unterschiedlicher Metallionen und organischer Liganden präzise entworfen werden. Sie haben weite Anwendungsaussichten in Bereichen wie der Gasspeicherung und -trennung, der Katalyse und der Arzneimittelabgabe.Morphologie von Metallorganischen Gerüsten (MOF) - mesoporösen Materialien II. Klassifizierung nach der Porengestalt2.1 Geordnete mesoporöse MaterialienDie Poren sind regelmäßig und geordnet angeordnet und weisen eine hohe Periodizität und Symmetrie auf. So ist MCM-41, wie oben erwähnt, hexagonal geordnet, und es gibt auch kubische Phasen wie KIT-6 usw. Die regelmäßige Porengestalt dieser Materialien fördert den Stofftransport und die Diffusion und sorgt für hervorragende Eigenschaften in Anwendungen wie der Katalyse und der Adsorption.Schema der einheitlichen Micell-Richtungs-Synthese von geordneten mesoporösen Materialien 2.2 Ungeordnete mesoporöse MaterialienDie Porengestalt ist relativ unregelmäßig und weist keine deutliche Periodizität und Symmetrie auf. Obwohl die Porenordnung schlechter ist als die geordneten mesoporösen Materialien, können die ungeordneten mesoporösen Strukturen in bestimmten Anwendungen besondere Eigenschaftsvorteile bieten. Beispielsweise können ungeordnete mesoporöse Materialien in einigen Adsorptionssystemen, in denen die Anforderungen an die Porenverbindung höher sind und die Anforderungen an die Porenregelmäßigkeit relativ geringer sind, eine bessere Adsorptionskinetik aufweisen.III. Anwendungsbranchen und -bereiche von mesoporösen Materialien 3.1 Katalysebereicha. PetrochemieBei der Raffination von Öl dienen mesoporöse Materialien als Katalysatoren oder Katalysatorträger und unterstützen Reaktionen wie die Spaltung und Umwandlung von Öl. Ihre große spezifische Oberfläche und die geeignete Porengestalt ermöglichen eine hohe Dispersion der aktiven Komponenten, erhöhen die Katalysatoreffizienz, senken die Reaktionstemperatur und -druck und reduzieren den Energieverbrauch und den Verschleiß der Anlagen. Beispielsweise können mesoporöse Molekularsiebb Katalysatoren bei der Spaltung von Schweröl die Makromoleküle von Schweröl in leichteres Öl umwandeln und so die Qualität und die Ausbeute der Ölprodukte verbessern.b. FeinchemieBei der Synthese von Feinchemikalien wie Pharmazeutischen Zwischenprodukten, Duftstoffen, Additiven usw. können mesoporöse Materialkatalysatoren hochselektive katalytische Reaktionen ermöglichen. Indem die Porendurchmesser und die Oberflächeneigenschaften entworfen werden, können bestimmte Edukte in die Poren gelangen und an den aktiven Zentren reagieren, während Nebenreaktionen unterdrückt werden, was die Ausbeute und die Reinheit des Zielprodukts erhöht. 3.2 Adsorption und Separationsbereichc. Gassorption und -speicherungMesoporöse Materialien können zur Adsorption und Speicherung von Gasen wie Wasserstoff und Methan verwendet werden. Ihre reiche Porengestalt bietet zahlreiche Adsorptionsstellen und ermöglicht eine effiziente Gassorption und reversible Desorption unter relativ milden Bedingungen. Dies könnte das Problem der Speicherung und des Transports von sauberen Energieträgern wie Wasserstoff lösen. Darüber hinaus können mesoporöse Materialien bei der Luftreinigung schädliche Gase wie Schwefeldioxid, Stickoxide, flüchtige organische Verbindungen  (VOCs) usw. selektiv adsorbieren und so die Luftqualität verbessern. Gassorptionsvermögen neuer mesoporöser Materialiend. FlüssigtrennungBei der Wasseraufbereitung können mesoporöse Materialien zur Entfernung von Schwermetallionen und organischen Schadstoffen im Wasser verwendet werden. Die Porendurchmesser können präzise kontrolliert werden, um Moleküle und Ionen unterschiedlicher Größe zu filtern. Beispielsweise hat mesoporöses Aktivkohle eine gute Adsorptionsleistung für organische Schadstoffe wie Farbstoffe und Pestizide im Wasser. Mesoporöse Keramikmembranen können in Prozessen wie der Ultrafiltration und der Mikrofiltration eingesetzt werden, um die feste-flüssige Trennung und die Trennung von Stoffen unterschiedlicher Molekülmasse zu erreichen.Verfahren und Prozess zur wässrigen Synthese von mesoporösem Titandioxidmaterial 3.3 Energiebereiche. BatteriematerialienBei Lithium-Ionen-Batterien können mesoporös strukturierte Elektrodenmaterialien mehr Einlagerungs-/Entnahmewege für Lithium-Ionen bieten, die Ionen-Diffusionsstrecke verkürzen und so die Ladungs- und Entladungseffizienz sowie die Zyklenstabilität der Batterie verbessern. Beispielsweise hat mesoporöses Titandioxid als Anodenmaterial eine hohe spezifische Kapazität und eine gute Rate-Eigenschaft. Mesoporöse Kohlenstoffmaterialien können zur Herstellung von Hochleistungs-Elektroden für Superkondensatoren eingesetzt werden. Ihre große spezifische Oberfläche und die entwickelte Porengestalt tragen dazu bei, Ladungen schnell zu speichern und freizusetzen und erhöhen so die Energiedichte und die Leistungsdichte der Superkondensatoren.Mesoporöse Kohlenstoffelektrode für kohlenstoffbasierte Perowskit-Solarzellenf. SonnenergieverwendungMesoporöse Halbleitermaterialien finden wichtige Anwendungen in Bereichen wie Solarzellen und der photokatalytischen Wasserstoffgewinnung durch Wasserspaltung. Beispielsweise ist die mesoporöse Titandioxid-Schicht ein Schlüsselbestandteil der Photoanode in farbstoff-sensibilisierten Solarzellen. Ihre hohe spezifische Oberfläche kann mehr Farbstoffmoleküle aufnehmen und so die Absorption von Sonnenlicht und die photovoltaische Umwandlungseffizienz verbessern. Bei der photokatalytischen Wasserstoffgewinnung durch Wasserspaltung hilft die mesoporöse Struktur, die Lichtabsorption und -nutzungseffizienz des Photokatalysators zu verbessern und die Trennung und den Transport der photoinduzierten Ladungsträger zu fördern, was die Wasserstoffproduktionseffizienz erhöht.Anwendung von mesoporösen Halbleitermaterialien in Solarzellen und der photokatalytischen Wasserstoffgewinnung durch Wasserspaltung 3.4 Biomedizinischer Bereichg. ArzneiträgerMesoporöse Materialien haben eine gute Biokompatibilität und ein großes Porengefügevolumen und können eine große Anzahl von Arzneimittelmolekülen aufnehmen. Durch die Modifizierung der Porenoberfläche kann eine zielgerichtete Arzneimittelabgabe und eine kontrollierte Freisetzung erreicht werden. Beispielsweise kann ein Antikrebsmittel in mesoporösen Siliciumdioxid-Nanopartikeln eingeschlossen und mit Liganden, die auf Tumorzellen abzielen, modifiziert werden. Dadurch kann das Arzneimittel präzise im Tumorgewebe angereichert werden, und die toxischen Nebenwirkungen auf gesundes Gewebe werden verringert. Zugleich kann die Freisetzungsgeschwindigkeit des Arzneimittels durch die Anpassung der Porengestalt und der Oberflächeneigenschaften des mesoporösen Materials gesteuert werden, um eine langfristige verzögerte Freisetzungstherapie zu erreichen.Anwendung von mesoporösem Siliciumdioxid als Arzneiträger h. BiosensorenUnter Nutzung der hohen spezifischen Oberfläche und der guten Adsorptionsfähigkeiten von mesoporösen Materialien werden biologische Erkennungsmoleküle (wie Enzyme, Antikörper, Nukleinsäuren usw.) immobilisiert, um Biosensoren herzustellen. Mesoporöse Materialien können die Beladungskapazität der biologischen Erkennungsmoleküle erhöhen und so die Empfindlichkeit und die Nachweisgrenze des Sensors verbessern. Beispielsweise kann ein Glucosesensor auf der Grundlage von mesoporösem Kohlenstoffmaterial schnell und genau den Glucosegehalt im Blut messen und so eine bequeme Blutglukosesüberwachung für Diabetiker ermöglichen.Anwendungsgrundlagen von mesoporösem Siliciumdioxid im biomedizinischen Bereich 3.5 Elektronik- und Informationsbereichi. Mikroelektronische BauelementeBei der Herstellung von Halbleiterchips können mesoporöse Materialien zur Herstellung von Isolationsschichten mit niedriger Dielektrizitätskonstante eingesetzt werden. Dies reduziert die kapazitive Kopplungseffekte innerhalb des Chips, verringert die Signallaufzeit und verbessert die Betriebsgeschwindigkeit und die Leistung des Chips. Darüber hinaus können mesoporöse Materialien auch als Wärmeableitmaterialien für elektronische Bauelemente verwendet werden. Ihre hohe spezifische Oberfläche und gute Wärmeleitfähigkeit helfen, die Wärmeabfuhrleistung zu verbessern und die stabile Betriebsweise der elektronischen Bauelemente in einer Hochtemperaturumgebung sicherzustellen.BMN-Film-Spannungsgesteuertes Dielektrikum-Variokondensator j. Optische MaterialienMesoporöse Materialien können in der Optik zur Herstellung von Lichtwellenleitern, Leuchtstoffen usw. eingesetzt werden. Indem leuchtende Selten-Erd-Ionen oder organische Leuchtmoleküle in die mesoporösen Materialien eingedotet werden, kann die Leuchtleistung reguliert werden, und hochwirksame Leuchtstoffe hergestellt werden. Die mesoporöse Struktur kann auch die Lichtausbreitung regulieren und zur Herstellung von Lichtwellenleiterbauelementen mit speziellen optischen Eigenschaften eingesetzt werden, was potenzielle Anwendungen in Bereichen wie der Lichtkommunikation und der optischen Informationsverarbeitung eröffnet.

2015 - 2020Das Team von Duan Xue führte Forschungen zur Verbindung von mesoporösen Materialien mit Biomaterialien durch. Sie kombinierten mesoporöses Siliciumdioxid mit biologisch abbaubaren Polymeren und herstellten so Kompositmaterialien mit Biokompatibilität und kontrollierbarer Freisetzungseigenschaft. Diese können in biomedizinischen Bereichen wie der Arzneimittelabgabe und der Gewebeingenieurierung eingesetzt werden und erweitern die Anwendung von mesoporösen Materialien im biomedizinischen Bereich.Duan Xue Von 2015 bis 2020 verwendete das Team von Yin Yadong die seed-mediated growth-Methode, um mesoporöse Nanopartikel mit Kern-Schale-Struktur zu synthetisieren. Zuerst wurden Nanokerne synthetisiert, und dann wuchs eine mesoporöse Hülle auf ihrer Oberfläche. Diese Struktur hat deutliche Vorteile im Bereich der Arzneimittelabgabe. Der Kern kann Arzneistoffe aufnehmen, und die mesoporöse Hülle kann die Freisetzungsrate regulieren und eine gerichtete Abgabe ermöglichen. Dies bietet technische Unterstützung für die präzise Anwendung von mesoporösen Materialien in der Biomedizin.  Yin Yadong Von 2015 bis 2020 entwickelte das Team des deutschen Wissenschaftlers Andreas Thomas effiziente elektrokatalytische Wasserstoffentwicklungs-Materialien auf der Grundlage von mesoporösen Materialien. Übergangsmetallphosphid-Nanopartikel wurden auf der Oberfläche von mesoporösem Kohlenstoff abgelagert. Der mesoporöse Kohlenstoff fördert den Elektronentransport und die Diffusion der Elektrolytlösung. Dieser Kompositkatalysator hat eine hohe Wasserstoffentwicklungsaktivität und eine starke Stabilität in sauren und alkalischen Elektrolyten und liefert somit hochwertige Materialien für die Wasserstoffgewinnung aus erneuerbaren Energien.Andreas Thomas In derselben Zeitperiode wurde das Team des amerikanischen Wissenschaftlers Angela M. Belchers von der Biomineralisation inspiriert und verwendete gentechnisch veränderte Viren als Vorlagen zur Synthese von mesoporösen Materialien. Diese Materialien haben einzigartige Vorteile bei Arzneimittelträgern und Bioimaging. Sie ermöglichen eine kontrollierbare Arzneimittelfreisetzung und eine hochkontrastive Bildgebung und liefern somit neue Strategien für die grüne Synthese und die biomedizinische Anwendung von mesoporösen Materialien. Angela M. Belchers Seit 2020 hat sich das Team von Zhang Jin auf die Untersuchung der Nanostrukturregulation und -optimierung von mesoporösen Kohlenstoffmaterialien konzentriert. Durch die genaue Steuerung des Pyrolyseprozesses von Kohlenstoffquellen und die Einführung spezieller Templating-Agentien wurden mesoporöse Kohlenstoffmaterialien mit einer präzisen Porenstruktur und hoher Leitfähigkeit hergestellt. Diese Materialien zeigen hervorragende Eigenschaften in Energiespeichervorrichtungen wie Superkondensatoren und Lithium-Ionen-Batterien und liefern somit eine wichtige Materialunterstützung für die Entwicklung hochleistungsfähiger Energiespeichervorrichtungen.Zhang Jin Seit 2020 untersucht der amerikanische Wissenschaftler Paul Alivisatos das Komposit-System aus mesoporösen Materialien und Quantendots. Quantendots wurden in die Poren von mesoporösem Siliciumdioxid eingebettet. Die resultierenden Kompositmaterialien verfügen sowohl über die Lumineszenzeigenschaften von Quantendots als auch über die Vorteile von mesoporösen Materialien und haben ein potenzielles Anwendungsgebiet in Bereichen wie Leucht dioden und Bioimaging. Dies eröffnet neue Richtungen für die Anwendung von mesoporösen Materialien in optoelektronischen Bauteilen und biomedizinischen Detektionen.2020年起，美国科学家Paul AlivisatosPaul Alivisatos Merkmale der Forschungs- und Entwicklungsarbeit1. Leistungsoptimierung und MechanismusforschungDer Schwerpunkt der Forschung hat sich allmählich auf die feine Steuerung der Eigenschaften von mesoporösen Materialien und die tiefgehende Untersuchung der Wirkungsmechanismen verlagert. Wissenschaftler bemühen sich darum, die Stabilität von mesoporösen Materialien zu verbessern und die Regelmäßigkeit und Gleichmäßigkeit ihrer Porenstruktur zu optimieren, um den strengen Anforderungen verschiedener Bereiche an die Materialeigenschaften gerecht zu werden. 2. Funktionalisierung und KomplexierungUm mesoporöse Materialien mit noch besseren und vielfältigeren Eigenschaften auszustatten, haben Funktionalisierung und Komplexierung eine wichtige Entwicklungsrichtung geworden. Indem verschiedene funktionelle Gruppen in die Poren von mesoporösen Materialien eingeführt oder diese mit anderen Materialien kombiniert werden, werden den mesoporösen Materialien neue Eigenschaften verliehen. 3. Diversifizierung der AnwendungenMit der kontinuierlichen Verbesserung der Eigenschaften und der zunehmenden Vielfalt der Funktionen von mesoporösen Materialien hat sich ihr Anwendungsgebiet stark erweitert. Im Bereich der Energiespeicherung und -umwandlung zeigen mesoporöse Materialien ein großes Potenzial bei Batterieelektrodenmaterialien, Katalysatorträgern usw. Im Bereich des Umweltschutzes werden sie für die Abwasserbehandlung, die Luftverschmutzungsbekämpfung usw. eingesetzt. Im biomedizinischen Bereich spielen sie eine wichtige Rolle als Arzneimittelträger, Biosensoren usw. Mesoporöse Materialien werden auch zunehmend in biomedizinischen Anwendungen wie der Arznei- oder Gentransfer beachtet. Insbesondere mesoporöses Siliciumdioxid kann durch verschiedene Syntheseverfahren in verschiedene benötigte Formen und Größen hergestellt werden. Mesoporöses Siliciumdioxid hat Biokompatibilität und kann sich gleichzeitig spontan in menschlichen Geweben abbauen. Daher kann es als Arzneimittelträger eingesetzt werden. Da der Porenradius direkt die Arzneimittelbeladung und -freisetzungsdynamik im Abgabesystem beeinflusst, bietet die Fähigkeit, den Porenradius von Siliciumdioxid genau zu kontrollieren, großen Vorteil in biomedizinischen Anwendungen. Die Entwicklung von mesoporösen Materialien ist das Ergebnis der wissenschaftlichen Weisheit der Welt. Von der Syntheseexploration über die Leistungsforschung bis hin zur Anwendungsentwicklung wurden bemerkenswerte Ergebnisse erzielt. Heute hat es in vielen Spitzenbereichen ein großes Potenzial und liefert ständig wichtige Materialunterstützung zur Lösung globaler Probleme.

Um 1998 begann das Team von Chen Xiaoming mit der Untersuchung der Kombination von mesoporösen Materialien und metallorganischen Gerüsten (MOFs). Sie versuchten, die Vorteile der Porenkanalstruktur der mesoporösen Materialien mit der Funktionalität der MOFs zu verbinden. Durch Koassemblierung wurden Kompositmaterialien mit hierarchischen Porenstrukturen und speziellen Funktionen hergestellt, was neue Ideen für die Komplexifizierung und Funktionalisierung von mesoporösen Materialien lieferte. Chen Xiaoming Im Jahr 1999 verwendete der südkoreanische Wissenschaftler Ryoo mesoporöse Materialien als harte Template und replizierte mit MCM-48, SBA-1 und SBA-15 als Template nacheinander die mesoporösen Kohlenstoffmolekularsiebe CMK-1, CMK-2 und CMK-3. Diese Methode bot einen praktikablen Weg zur Synthese von nicht silikatbasierten mesoporösen Materialien wie Edelmetallen, Metalloxiden und -sulfiden und bereicherte die Arten der mesoporösen Materialien erheblich. Ryoo Zwischen 1992 und 1999 entwickelte Che auf der Grundlage des Flüssigkristall-Templatmodells ein detaillierteres Modell zur Synthese mesoporöser Materialien. Er postulierte, dass die Ladungsanpassung tatsächlich die Ladungsanpassung zwischen organischen und anorganischen Ionen an der Grenzfläche ist. Selbst wenn die eingesetzte Menge an Tensid kleiner als die kritische Mizellkonzentration für die Bildung stäbchenförmiger Mizellen ist, kann die mesoporöse Struktur dennoch gebildet werden. Er stellte auch ein Kompositum-Modell von Silicat-Ionen und Tensiden vor. 3. Die Phase der Vertiefung und Erweiterung (Anfang des 21. Jahrhunderts - heute)Um 2000 vermutete Tanev, dass mesoporöses Siliciumdioxid durch die Wasserstoffbrückenbindung zwischen der hydrophilen Gruppe (S0) von Aminsalzen-Tensiden und hydrolysiertem TEOS (I0) gebildet werden kann. Mit diesem Mechanismus können mesoporöse Materialien wie Siliciumdioxid, Aluminiumoxid und Titandioxid synthetisiert werden. Die erhaltenen mesoporösen Silikate haben dickere Porenwände und eine höhere thermische Stabilität. Er synthetisierte auch das titanhaltige mesoporöse Molekularsieb Ti-HMS, das in der katalytischen Anwendung Potential zeigt. Der japanische Wissenschaftler Takashi Tatsumi: Zwischen 2000 und 2005 erzielte er bemerkenswerte Ergebnisse bei der Steuerung der katalytischen Eigenschaften von mesoporösen Molekularsieben. Im Jahr 2002 funktionalisierte er die Porenkanaloberflächen von mesoporösen Molekularsieben mittels chemischer Modifizierung und führte spezifische saure oder basische Zentren ein, um die Säure-Base des Molekularsiebs präzise zu regulieren und so seine Selektivität in verschiedenen katalytischen Reaktionen zu optimieren. In der Alkylierungsreaktion zeigte das modifizierte mesoporöse Molekularsieb eine höhere Selektivität für das Zielprodukt als herkömmliche Katalysatoren, was die Reaktionsrate und die wirtschaftlichen Nutzen erheblich erhöhte und die Anwendung von mesoporösen Materialien in der Feinchemie-Katalyse vorantrieb. Im Jahr 2003 stellte Zhao Dongyuan das Konzept der "Säure-Base-Paare" vor. Unter Verwendung von anorganischen Vorläufern mit Säure-Base-Paaren und der "Selbstregulierung" der Säurestärke in einem nichtwässrigen System synthetisierte er eine Reihe von nicht silikatbasierten mesoporösen Materialien. Dies bot eine universelle Methode zur Synthese von mesoporösen Materialien aus mehreren Oxiden und trug zur Diversifizierung der mesoporösen Materialien bei. Zwischen 2003 und 2005 erzielte das Team von Yu Jihong einen Durchbruch bei der Synthese von mesoporösen Molekularsieben. Sie entwickelten eine neue Methode zur Synthese von mesoporösen Molekularsieben ohne Templat. Indem sie die Säure-Base des Reaktionssystems, die Temperatur und die Reaktionszeit präzise kontrollierten, konnten sie mesoporöse Molekularsiebe mit einer bestimmten Porenkanalstruktur herstellen. Dadurch wurde der Syntheseprozess vereinfacht und die Herstellungskosten gesenkt. Yu Jihong Der japanische Wissenschaftler Susumu Kitagawa: Seit 2005 hat er sich auf die Forschung an mesoporösen Materialien fokussiert, die von metallorganischen Gerüsten (MOFs) abgeleitet sind. Im Jahr 2008 verwendete er innovativ MOF-Materialien als Vorläufer und stellte mittels Pyrolyse und anderer Methoden mesoporöses Kohlenstoff, mesoporöse Metalloxide und andere Materialien mit einzigartigen Porenkanalstrukturen und einer hohen spezifischen Oberfläche her. Diese Materialien übernahmen nicht nur die strukturellen Vorteile der MOFs, sondern zeigten auch hervorragende Adsorptions-, Trenn- und katalytische Eigenschaften. Im Bereich der Gasanlagerung hat das aus MOFs abgeleitete mesoporöse Kohlenstoffmaterial eine viel höhere Adsorptionskapazität für Kohlendioxid als herkömmliche Adsorbentien, was eine neue Materiallösung für die Erfassung und Nutzung von Treibhausgasen bietet. Susumu Kitagawa Wissenschaftler bemühen sich darum, neue Synthesetechnologien zu entwickeln, um die Porengröße und die Porenwanddicke von mesoporösen Materialien präzise zu kontrollieren. Es wurde eine Syntheseverfahren auf der Grundlage von gepulsten elektrischen Feldern entwickelt, mit dem in kürzester Zeit hochgeordnete mesoporöse Strukturen gebildet werden können. Darüber hinaus kann die Porengröße durch Anpassen der elektrischen Feldparameter präzise zwischen 1 und 20 nm variiert werden. Dies bietet ein völlig neues technologisches Mittel zur Herstellung von hochleistungsfähigen mesoporösen Materialien. 2Um 2005 wurde eine neue Syntheseverfahren für mesoporöse Molekularsiebe entwickelt. Mit speziellen organischen Templaten und bestimmten Bedingungen wurden mesoporöse Molekularsiebe mit einer einheitlichen Porengröße und gut kristallisierten Porenwänden hergestellt. Zwischen 2010 und 2015 wurden die Anwendungen von mesoporösen Materialien im Bereich der Adsorption und Trennung eingehend untersucht. Durch die chemische Modifizierung der Oberfläche konnten die mesoporösen Materialien organische Moleküle und Metallionen selektiv adsorbieren, was der Umwelt- und Ressourcenerschließung förderlich ist. Zwischen 2005 und 2010 verband das Team des amerikanischen Forschers Chad A. Mirkin die DNA-Nanotechnologie mit mesoporösen Materialien. Sie modifizierten die Oberfläche der mesoporösen Materialien mit DNA-Strängen bestimmter Sequenzen. Dadurch konnten die Materialien Biomoleküle spezifisch erkennen und eine hochsensitive Detektion von Biomarkern ermöglichen. Dies erweitert die Anwendung von mesoporösen Materialien in der biomedizinischen Detektion und bietet Ideen für die Entwicklung neuer Biosensoren. Chad A. Mirkin Zwischen 2005 und 2010 konzentrierte sich das Team von Zheng Nanfeng auf die Herstellung und die Eigenschaftsstudie von mesoporösen Metallmaterialien. Sie verwendeten die Nasschemie-Methode, um Metallsalze in mesoporösen Templaten zu reduzieren und hochdispersierte mesoporöse Metallnanopartikel herzustellen. Diese mesoporösen Metallmaterialien zeigten hervorragende Eigenschaften in Reaktionen wie der Elektrokatalyse und der Hydrierungskatalyse und boten neue Materialoptionen für die Anwendung von mesoporösen Materialien im Bereich der Energiekatalyse.。 Zheng Nanfeng Sang Il Seok hat sich seit 2006 auf die Forschung an mesoporösen Strukturen in Solarzellen konzentriert. Durch Methoden wie das Lösungsmittel- und Komponenten-Engineering gelang es ihm, hochwertige, fehlerfreie und phasestabile Perowskit-Folien herzustellen. Gleichzeitig reduzierte er die Ladungsträgerrekombination mittels der Grenzflächen-Engineering. Im Jahr 2017 erhöhte er die photovoltaische Effizienz von Perowskit-Solarzellen auf 22,1 % und stellte mehrere Weltrekorde für organische/inorganische Perowskit-Solarzellen auf. Dies trug erheblich zur Anwendung und Entwicklung von mesoporösen Materialien in der Solarzellenbranche bei.ang Il Seok Sang Il Seok Zwischen 2008 und 2012 verwendete Ryoji Kanno die Sol-Gel-Methode in Kombination mit der Templattechnologie, um verschiedene Metalloxide wie mesoporöses Ceroxid und Zinkoxid herzustellen. Er regelte die Porengröße und andere Parameter präzise und fand, dass sie einzigartige Eigenschaften in den Bereichen der Katalyse und der Sensorik aufwiesen. Zwischen 2015 und 2020 forschte er an der Komplexierung von mesoporösen Materialien und nanostrukturierten Materialien, wie der Komplexierung von mesoporösem Siliciumdioxid mit Metallnanopartikeln, um ihre katalytischen Eigenschaften in der organischen Synthese zu optimieren. Ryoji Kanno Zwischen 2010 und 2015 widmete sich das Team von Fu Qiang der Anwendungsforschung von mesoporösen Materialien im Bereich der Umweltrestitution. Sie stellten mesoporöse Materialien her, die mit photocatalytisch aktiven Substanzen beladen waren, um organische Schadstoffe in Wasser zu degradiert und schädliche Gase in der Luft zu entfernen. Indem sie die Struktur der mesoporösen Materialien und die Beladungsmethode optimierten, erhöhten sie die photocatalytische Effizienz und boten neue Materialien und technologische Lösungen für die Lösung von Umweltproblemen. Fu Qiang Zwischen 2010 und 2015 entwickelte das Team des deutschen Forschers Markus Antonietti ein Verfahren zur in-situ Wachstum von funktionalen Polymeren in den Porenkanälen von mesoporösen Materialien. Zunächst wurde mesoporöses Siliciumdioxid hergestellt, und anschließend wurden Monomere zur Polymerisation eingeführt. Die mit Polymeren modifizierten Materialien wurden in organischen Reaktionen wie der Veresterung eingesetzt, um die Stabilität der aktiven Zentren zu verbessern und die Produktselektivität zu regeln. Dies bietet eine neue Strategie für die Feinchemie-Katalyse. Markus Antonietti Zwischen 2010 und 2015 interessierte sich der amerikanische Wissenschaftler John B. Goodenough für die Anwendung von mesoporösen Materialien in Batterieelektroden. Er verwendete mesoporöses Titandioxid in der Kathode von Lithium-Ionen-Batterien und stellte fest, dass die mesoporöse Struktur den Diffusionsweg von Lithium-Ionen verkürzt und die Kontaktfläche zwischen der Elektrode und der Elektrolytlösung vergrößert. Dadurch konnte die Lade-/Entladegeschwindigkeit und die Zyklusstabilität der Batterie verbessert werden, was neue Ideen für das Design von hochleistungsfähigen Batteriematerialien liefert. John B. Goodenough In derselben Zeitperiode widmete sich der amerikanische Wissenschaftler Charles M. Lieber der Entwicklung von nanoelektronischen Bauteilen auf der Grundlage von mesoporösen Materialien. Sein Team kontrollierte die Struktur von mesoporösem Silizium präzise und stellte hochleistungsfähige mesoporös-siliziumbasierte Feldeffekttransistoren her. Dadurch konnte die Ladungsträgertransporteffizienz erhöht und der Stromverbrauch verringert werden. Sie untersuchten auch die Komplexierung von mesoporösen Materialien mit Nanodrähten, was eine neue Richtung für die Entwicklung von mesoporösen Materialien in der Nanoelektronik eröffnet hat. Charles M. Lieber