單一孔道結構材料到多級孔材料的合成研究進展

杜君，王艷，王琰，李瑞豐

(1.山西大同大學 化學與化工學院，山西 大同 037009；2.太原理工大學 化學化工學院，山西 太原 030024)

沸石是一種硅鋁酸鹽結晶體，其微孔結構有較大的比表面積、特別規整的孔道結構、良好的表面性能、較強的熱和水熱穩定性，被廣泛應用于石油冶煉、石油化工、精細化工、環保及核廢料處理等領域中的催化、吸附分離、離子交換等過程，如：A型沸石、Y型沸石、ZSM-5沸石、Beta和絲光沸石等，有著廣闊的應用前景。

盡管沸石在各個領域中表現了良好的催化性能，但傳統水熱晶化方法合成的微孔沸石的微孔孔道尺寸大多集中在0.4～1.3 nm，較小的孔口尺寸和狹而長的孔道嚴重限制了反應物或產物大分子在沸石晶體內的吸附或擴散，從而使沸石孔道內表面上的活性位較難有效利用，限制了沸石只能應用于涉及較小分子反應的工業技術應用研究范圍內[1-3]。尤其是面臨目前全球石油資源的嚴重短缺，需要合理利用重質油資源，包括油砂瀝青等，因此，成功開發出能夠應用于重質油裂解的新的大孔沸石類催化劑是未來重油和油砂瀝青等資源能否被充分利用的關鍵之一。

1 單一孔道結構的材料

1.1 微孔沸石

微孔沸石是一類具有特定孔道結構和狹窄孔徑分布的結晶狀的硅鋁酸鹽晶體。在這些晶體結構中存在的大量空穴內分布有一定量的水分子和陽離子，且這些硅鋁骨架結構內部具有許多規整排列的晶穴和通道，一般為0.3～0.7 nm之間且大小均一的孔徑；沸石的硅鋁骨架結構彼此連接形成沸石的“孔壁”，在孔壁與孔壁之間存在的大量的孔穴和孔道，孔穴的存在使得沸石具有較大的比表面積和孔體積，而且沸石晶體的表面積99%是由晶體孔道內部的內表面積貢獻。沸石催化劑的熱穩定性和水熱穩定性取決于沸石的化學組成和晶體形態，如骨架硅鋁比、孔壁厚度和晶體結晶度等。另外，沸石晶體孔道內部存在有強大的真空吸附能力和極性，對極性小分子有超強的吸附能力，可以起到篩分分子的作用。

1.2 中孔材料

中孔材料也具有大的比表面積，并且孔徑介于微孔與大孔之間。中孔材料具有高度有序的中孔孔道結構，且這種中孔孔徑尺寸、中孔形狀、孔壁組成等可以在一定的范圍內進行調變。對比較窄的微孔孔道結構，中孔材料較大的孔結構特點使得中孔材料在能源、環保、材料、化工和催化等領域具有潛在的應用前景。

相比微孔沸石而言，這些中孔材料有較好的中孔孔道結構特點，并且對于催化反應，中孔材料內優異的傳質和擴散性能使反應物及其產物通過中孔孔道存在較小的阻力。但中孔材料的孔壁內部原子和原子之間的連接方式與無定形材料相類似，也就是說中孔材料沒有傳統微孔沸石那樣所含有的有序微結構單元。因此，中孔材料缺乏微孔沸石所具有的熱穩定性和水熱穩定性，且催化活性中心也不及沸石活潑，材料的酸性較弱。

1.3 沸石和中孔材料的合成方法

沸石的合成方法主要有水熱合成、非水體系合成、氣相合成和微波輔助合成。

水熱合成：水熱晶化合成法是按一定配比將原料混合充分攪拌形成溶膠或凝膠，凝膠經過老化后裝入反應釜在一定溫度和壓力下進行水熱晶化。目前大多工業應用沸石基本都采用水熱晶化法合成。水熱合成條件主要包括：原料組成、凝膠配比、凝膠酸堿度、導向劑或晶種用量、晶化溫度、反應釜內壓力和晶化時間等。如何設計和控制水熱合成條件是該方法能否成功合成目的產物的關鍵。

非水體系合成：區別于傳統的水熱合成體系[5]，即在非水體系中進行沸石合成。非水體系合成法可有效簡化沸石合成過程的后處理工藝，但缺點是沸石產率較低，成本較高。此外，該合成方法中原料、有機溶劑、模板劑的選擇等一系列問題也需要進一步討論。

氣相合成：是把無定型硅鋁酸鹽固相反應物和液相反應物分離，利用液相的蒸汽與固相發生反應而制備沸石的一種合成方法[6]。該方法通過節約模板劑用量來提高反應原料的有效利用率，同時簡化后處理步驟。

微波輔助合成：利用微波加熱的方式進行沸石的合成，于上世紀80年代中期被引入無機合成領域，并用于A、X、Y和ZSM-5等沸石的合成。采用微波加熱方法所制備出的沸石晶粒較小，合成時間短，產物純度高。

除以上4種沸石合成方法外，還有熱活化法、干粉體系合成法等。

目前大部分中孔材料采用兩種合成方法，一種是利用表面活性劑進行合成，這種表面活性劑包括陽離子(如：CTA+，DTA+)、陰離子(CnH2n+1CONHCH2COO-，CnH2n+1COO-)和非離子(三嵌段共聚物P123，F127等)表面活性劑，膠束外通過電荷、共價鍵或氫鍵等與其他物種(如硅元、金屬離子等)匹配，然后通過共同組裝進一步聚合形成中孔材料，將表面活性劑通過抽提或焙燒等手段去除掉后，形成長程有序、孔道均一和可調變的中孔孔道結構。這種合成方法簡單，合成關鍵在表面活性劑的選擇上，利用可選擇的合成路線，通過不同的表面活性劑在不同的合成條件下可以得到不同的中孔材料； 另一種合成方法的合成路線利用高濃度的中孔表面活性劑作為液晶模板，充分利用液晶模板的空間限域作用，無機材料在聚集濃縮過程中受到液晶模板的“空間隔斷”，像陶瓷制造一樣，最終通過抽提或焙燒等后處理將液晶模板剔除，液晶模板去除后在材料中留下大量的中孔空間，即形成中孔材料[6]。這種方法液晶模板和硬模板作用一樣，但與硬模板不同的是，這種液晶模板容易定型，尺寸可控以及易于溶解。

2 單一孔道結構材料特點及其局限性

2.1 微孔沸石特點

盡管微孔沸石在石油冶煉、石油化工和環保等領域中表現出其優良的性能，但是微孔沸石在實際應用中還存在下列問題：

(1)狹長的擴散路徑：傳統微孔沸石單個晶粒的尺寸都較大。在催化反應過程中，反應物分子、產物分子以及中間產物分子必須通過狹而長的沸石晶粒微孔孔道，雖然這些微孔孔道可以對沸石的擇形催化性能有所提高，但是，這種狹長的擴散路徑，對較大的客體分子而言，很難使大分子自由通過沸石的狹長孔道，而較難通過的產物大分子以及中間產物大分子還很容易造成沸石催化劑的積碳。

(2)較大的擴散阻力：如果沸石的孔道大小與反應物分子大小相當，這些反應物分子進入沸石的微孔孔道內極易與沸石晶體孔壁發生碰撞摩擦，使得反應物分子在沸石微孔孔道內產生較大的擴散阻力。較大的擴散阻力導致客體分子較難自由通過沸石的孔道，結果造成沸石催化劑的積碳。

(3)活性位有效利用偏低：傳統微孔沸石的孔口和孔道內孔徑尺寸一般都較小，對大分子而言，沸石狹窄的孔口很難讓反應物分子進入孔道中接近沸石內表面的所有活性中心，只能和沸石催化劑外表面上極其有限的活性位(僅為總活性位的1%)發生反應，而沸石孔道內表面上的活性位對催化反應卻沒有任何作用。這大大限制了其催化效果。

正是由于微孔沸石存在以上種種問題而使其在實際的工業應用中大為受限。

2.2 中孔材料特點

中孔材料由于具有良好的中孔孔道結構以及易修飾的孔道表面等特點，已成為化工和催化等領域的研究熱點之一。但相對于傳統微孔沸石，由于中孔分子篩材料的孔壁的非完美晶態結構特點，表面酸性弱和水熱穩定性極差成為中孔材料的致命弱點，這極大地限制了中孔材料在分子篩和催化研究領域的應用。

2.3 從單一孔道結構材料到多級孔沸石

無論微孔沸石還是中孔材料，它們作為催化材料還存在諸多問題。比如微孔沸石對大分子的傳質阻力和擴散限制，哪怕這些參與的反應分子接近或者小于沸石的孔道尺寸，依然會存在較大的傳質和擴散阻力；無定形的中孔分子篩材料存在酸性弱、水熱穩定性差的致命缺陷。因此，如何改善或彌補兩種材料各自的弱點，結合這兩種材料的優點，成為分子篩催化研究領域中的未來發展方向之一。在此背景下，多級孔沸石材料的研究孕育而生。

3 多級孔沸石

由于單一孔道結構的分子篩材料類催化劑存在或者孔道結構單一、活性位有效利用率低，或者酸性弱、水熱穩定性差等這樣或者那樣的問題，限制了材料的工業應用范圍。為了克服單一孔道結構的分子篩材料類催化劑存在的上述弊端，科研工作者們巧妙地設計了一系列新的合成方法，通過調變沸石的孔道結構或控制沸石的晶粒尺寸，進而拓寬沸石的工業應用范圍。多級孔沸石可大致分為中孔沸石和納米沸石兩大類，中孔沸石具體指在傳統沸石晶體內，除了其固有的微孔外，還同時含有2～50 nm的中孔孔道；納米沸石則是由沸石納米小晶粒聚集體構成，在納米小晶粒之間會形成大小不一的晶間中孔甚至出現晶間大孔結構[7-12]。

3.1 多級孔沸石材料的合成

多級孔沸石的合成方法主要包括中孔材料沸石化處理、雙模板劑合成和沸石中孔化處理。其中沸石中孔化處理包括沸石納米晶輔助中孔模板劑再晶化合成、沸石再晶化以及沸石后處理脫硅或脫鋁。

3.1.1 納米沸石的合成 納米沸石的晶體尺寸特別小，這樣使得沸石的外比表面積特別高，大分子反應物可以不必利用沸石孔道內表面，直接在沸石的外比表面活性位上進行吸附和反應。納米沸石小晶粒團聚在一起，在納米粒子之間形成堆積的中孔。

3.1.1.1 水體系直接合成 水體系直接合成法是將一定配比的凝膠體系直接水熱晶化合成納米沸石。通過嚴格控制的物料配比和實驗條件，加快納米沸石成核速率同時限制沸石的生長速率，加大成核速率有利于納米沸石晶體生成，同時抑制沸石晶體生長速率也有利于納米沸石晶粒的保留。但該方法對合成條件要求較高。

3.1.1.2 晶種誘導合成 晶種誘導合成法是在沸石的合成體系中引入大量預制的沸石晶種，誘導大量晶核的快速生成，然后控制合成條件，限制沸石納米晶粒的繼續生長，得到納米沸石[7]。所獲得的納米沸石具有較高純度，合成成本低。

3.1.1.3 有機體系凝膠晶化合成 有機體系凝膠晶化合成法是將預晶化得到的沸石前驅體進行有機硅烷化處理，然后將處理后的沸石前體在有機體系中進行分散后再進行二次晶化處理，通過有機體系的分散作用限制了沸石納米晶粒的生長，進而制備出超小的且粒徑均勻的納米沸石[8]。

3.1.1.4 納米晶粒有機硅烷化 納米晶粒有機硅烷化法是通過預晶化沸石合成凝膠形成的納米晶種，加入兩性有機硅烷進行硅烷化處理，經過有機硅烷化的納米晶種在沸石晶化過程中有機基團的存在能阻斷沸石晶粒的繼續生長，從而形成多級孔結構納米沸石。Serrano等用有機硅烷化試劑苯胺丙基三甲氧基硅烷對納米晶粒進行硅烷化處理后，合成出多級孔結構MFI和Beta沸石，該納米晶粒的尺寸約為10～30 nm[9-10]。

3.1.1.5 限域合成 限域合成法是使沸石的合成原料分散在多孔惰性材料中，利用多孔惰性材料構成的受限空間限域作用，晶化后形成納米沸石晶粒，多孔惰性材料則通過加熱后處理除去。Huang等[11]在合成SBA-15的基礎上，通過填充有機物，經碳化處理后形成硅碳中孔復合材料，通過加入堿溶液經老化后水熱晶化，高溫脫碳后合成出納米沸石。這種合成的納米晶粒尺度可調。Manal Al-Eid等[12]應用Beta沸石前體，通過加入CTAB并調節酸度，二次晶化處理也合成了Beta納米沸石。

通過不同方法可合成出性能優異的納米沸石，這些納米沸石具有很大的外表面積，能充分利用外表面上的有效活性位，從而在涉及大分子參與的反應當中能明顯提高反應的催化活性，但納米沸石的缺點主要是難以從懸浮液混合物中分離出來，使其應用受到一定的限制。

3.1.2 中孔沸石的合成 中孔沸石的合成方法包括后處理法、硬模板法、軟模板法以及中孔材料沸石化法。

3.1.2.1 后處理法 后處理法是傳統的制備多級孔沸石的方法之一。該方法通過將制備好的普通沸石經水熱、化學酸堿等進一步處理，選擇性脫除沸石骨架中的部分硅或鋁，從而在沸石晶粒中造出大量的中孔或大孔[13-17]。后處理法分為高溫焙燒、水熱處理、化學處理、酸堿處理等。

通過高溫焙燒沸石樣品，從沸石骨架上脫出骨架外鋁原子，再通過適度的酸去除掉脫下的骨架外鋁原子，形成一定的中微孔沸石結構。盡管沸石總硅鋁比不變，但骨架外鋁原子的脫出相對增大了骨架上的硅鋁比，這種利用高溫焙燒法脫出的骨架外鋁原子含量相對較少，形成二次孔或中孔孔隙較小，往往很難達到真正意義上的中孔沸石的要求。

沸石經過水熱處理，骨架Al—O—Si鍵水解，部分骨架Al原子脫落，同時，Si原子則在蒸氣作用下遷移重排，或者填補到Al原子脫落后留下的空位上，或者遷移到遠離原來位置，此時，Al原子的脫落和Si原子的遷移離去在沸石骨架上留下的空位經過逐漸變大最終產生中孔[13]。這種水熱處理產生中孔存在一定的局限：(1)相對結晶度下降；(2)骨架脫落殘片造成沸石孔道的堵塞；(3)所造出的中孔孔徑和孔容較難把握。

化學處理是通過化學試劑如SiCl4、EDTA和AFS(氟硅酸銨(NH4)2SiF6)等溶解部分沸石骨架硅鋁，在原來的位置形成中孔[14]。尤其對鋁含量較高的沸石，如：LTA、X型、Y型沸石等，用化學處理可以產生中孔。此方法同樣會造成沸石的相對結晶度出現嚴重的下降?；瘜W處理也僅能用于鋁含量很高的沸石。

通過溫和的酸處理[15](如稀釋的硝酸或草酸等)，去除可能沉積在沸石表面或堵塞沸石孔口的沸石碎片而產生少量中孔結構，并且沸石經酸處理后不會形成有效的二次中孔孔道結構。該方法具有明顯的局限性。

堿處理法主要是利用堿溶液脫除沸石骨架上的硅原子后進而產生中孔的方法[16-17]。沸石骨架上的硅原子的脫除首先發生在沸石晶粒的邊緣或缺陷位上[13]。堿處理法不適合低硅鋁比沸石，對于低硅沸石(A型和X型沸石)，堿處理會使沸石骨架坍塌。而對于高硅鋁比沸石，堿處理造成大量骨架硅元溶解，沸石的相對結晶度降低，所以對堿處理的條件，如堿度大小以及堿處理時間的控制尤為重要。

3.1.2.2 硬模板劑法 硬模板材料包括納米碳顆粒、碳納米管、碳納米纖維或氧化石墨烯等碳基材料。存在于沸石合成體系中的碳基材料被長大中的沸石晶體封裝，即沸石晶體中嵌入這些碳基材料，然后煅燒再除去這些碳基材料，最終獲得中孔沸石[18-21]。

Tao等[18]用中孔碳氣凝膠等作為模板劑，合成了中孔ZSM-5、Y和A型等沸石。Xie等[22]用納米CaCO3作為硬模板，合成了中孔silicalite-I沸石。這些合成材料的中孔尺寸取決于加入的硬模板材料的尺寸，部分造出的中孔是封閉的，相互之間互不貫通。Du等[23]用氧化石墨烯GO作硬模板，合成了中孔Beta沸石。合成沸石顯示有3～7 nm的中孔尺寸，并且部分中孔為封閉的，相互之間互不貫通的盲孔。

3.1.2.3 軟模板劑法 用硬模板合成多級孔沸石，由于碳材料的疏水性，很難實現規整而有序的中孔沸石的合成，解決碳材料等硬模板的疏水性問題又增加了合成過程的復雜性。為了簡化合成過程，科學家將中孔尺度的軟模板劑引入到沸石的合成體系之中，利用結構導向劑SDA模板和中孔尺度有機軟模板劑形成雙模板直接一步合成中孔沸石材料[24-28]。

Ryoo等[24]利用100～200 nm的ZSM-5沸石小晶粒，經過強堿處理后，再利用軟模板劑([C18H37-N+(CH3)2-C6H12-N+(CH3)2-C6H13]Br2)二次水熱晶化合成中孔材料。Li課題組[25]也利用Beta沸石納米晶前驅體和中孔有機模板劑CTAB，通過水熱晶化使Beta沸石納米晶在CTAB的作用下自組裝生成中孔材料。這種中孔材料既含有Beta沸石納米晶構成的微孔孔壁又存在大約2 nm左右的中孔通道，該中孔材料的催化性能比單純機械混合的Beta和MCM-41更加優異。

Ryoo等[27-29]用兩性有機硅烷([(CH3O)3SiC3H6N(CH3)2CnH2n+1]Cl)合成了中孔A型、中孔ZSM-5型沸石及磷鋁沸石。，這里的兩性有機硅烷，作為沸石合成體系中的硅源的同時也起到類似CTAB的中孔有機模板劑的作用。

3.1.2.4 中孔材料沸石化法 近年來，科學家們借助中孔材料的孔結構和碳材料的骨架支撐，在沸石晶化過程中保留中孔的方法是最有吸引力的合成多級孔沸石方法之一。這種合成方法分為兩步，第1步將有機碳源引入到中孔材料中形成中孔硅碳復合材料；第2步采用“鋼筋混凝土”法，即以碳為“鋼筋”，硅鋁為“混凝土”， 通過“硬碳”保護中孔材料孔道結構，利用蒸汽輔助等合成法，將中孔材料孔壁晶化，形成具有特殊結構類型的中孔沸石復合材料。

該方法的第1步將有機碳源引入到中孔材料中，M Douglas LeVan[30]將蔗糖溶液和糠醇溶液通過攪拌浸漬到MCM-41當中，高溫處理一定時間后，使蔗糖溶液和糠醇溶液分散到MCM-41中，真空或氮氣保護下碳化形成中孔硅碳復合材料。趙東元等[31-32]利用蒸氣誘導自組裝法(EISA，evaporation induced self-assembly)將酚醛樹脂等有機物引入中孔材料(如SBA-16等)中并在氮氣保護下碳化形成中孔硅碳復合材料。

Hirotomo Nishihara等[33]合成中孔硅碳復合材料的方法是先利用傳統方法合成出SBA-15，將含有2,3二羥基萘的丙酮溶液倒入真空干燥過的SBA-15，368 K下蒸發掉丙酮后，在N2氣氛下573 K熱處理樣品得到DN/SBA-15，最后樣品在N2氣氛下1 073 K 煅燒碳化得到Crbon-coated mesoporous silica材料。這種方法還可以對復合材料進行多次填充，提高碳含量。

Zhao，Hu和Ryoo等[34-37]和他們的團隊在合成CMK-3/5的過程中引入有機碳源的方法是先將蔗糖或糠醇等有機溶液中加入濃硫酸使有機溶液失水碳化成碳糊狀，然后將真空活化好的SBA-15加入到該溶液中，在高溫進行一系列碳化處理，形成硅碳復合材料，最后通過后處理得到CMK-3/5中孔碳材料。Antonio B Fuertes等[38]將含有表面活性劑的中孔材料中加入濃硫酸，并逐步碳化，在中孔材料的內形成碳層。該方法表面活性劑(或液晶模板)固定于中孔硅材料的孔道內且分布均勻，應用濃硫酸直接碳化有機表面活性劑(或液晶模板)。這種方法形成的中孔硅碳復合材料具有大的比表面和孔容，獨特有序的孔結構，且碳層厚度一致，但碳層厚度較小。

第2步將中孔材料孔壁晶化，形成具有特殊結構類型的中孔沸石復合材料的過程是中孔材料沸石化最關鍵，也是最困難的一步。較早在這方面進行研究的案例可追溯到1997年，Kloetstra等[26]用四丙基氫氧化胺溶液將Na-MCM-41轉化為TPA-MCM-41，然后在甘油中進行加熱晶化，制備MCM-41/ZSM-5復合材料。Lu等[39]同樣用CMK-3復制合成中孔有序的沸石材料，即用SBA-15作模板合成出碳模板CMK-3，再用合成出的碳模板CMK-3復制合成NCS-1材料。Hu等[37]也利用SBA-15中孔材料復制出的CMK-5碳中孔材料作硬模板劑，合成OMZ-1中孔沸石。OMZ-1中孔沸石擁有389.4 m2/g的中孔表面積和 0.50 cm3/g的中孔孔容量，同時，該中孔沸石具有較高的水熱穩定性，在2-甲基萘的甲基化反應中表現出良好的擇形選擇性。

Wang等[40]利用有機硅烷偶聯劑嫁接到中孔材料上，并以此作硅源合成了多級孔納米沸石微球，合成過程中充分利用中孔材料大的比表面積和表面上豐富的硅羥基，以及有機硅烷偶聯劑的有機“鍵阻斷”原理，即利用引入的有機硅烷，成功阻礙了晶體在某方向的繼續生長，使得晶體呈現納米化而發生聚集，繼而產生晶體間空隙結構，同時隨著硅烷引入量的增加，晶體納米化程度加速，更多更豐富的晶間孔產生，所以使這種合成的多級孔納米沸石微球形成更高的BET表面積、中孔孔容及外比表面積。Du等[41]在中孔材料孔壁中引入有機物并高溫碳化，利用碳化后得到的碳材料保護中孔孔道和支撐骨架結構，進一步對有序中孔二氧化硅材料進行重結晶，制備出多級孔ZSM-5沸石。利用1,3,5三異丙苯(TIPB)裂解反應作為評價中孔沸石分子篩催化劑的酸性位可接近性和中孔孔結構特征。盡管中孔沸石的酸強度對比傳統微孔沸石有所下降，但中孔沸石由于大的外比表面積和引入中孔，促進了大分子在沸石孔道內擴散，從而提高孔道內酸性活性位的有效利用，進而提高其催化活性。

3.2 多級孔沸石合成中存在的問題

對于不同的制備多級孔沸石方法，每一種方法制備出的多級孔沸石都具有一定的潛在應用前景，但各種制備方法也存在一些問題。

采用后處理法合成中孔沸石，后處理過程很難準確把握脫硅與脫鋁的程度，往往容易降低沸石的結晶度，甚至沸石骨架出現嚴重坍塌，難以設計和控制二次中孔的孔徑尺寸，且后處理脫出的硅或鋁可能堵塞部分孔道。后處理法是對制備出的沸石進行高溫焙燒、水熱處理或化學酸堿等處理，并非在沸石的合成過程中直接引入中孔。因此，通過后處理法合成規整孔道結構的中孔沸石有一定的難度。

用各種惰性材料作為硬模板劑合成中孔沸石，這些惰性材料的疏水性很難使合成過程存在的無機、有機和碳材料三者統一起來，從而使合成過程變得復雜，且中孔的尺寸有時候完全取決于硬模板劑的形狀和大小，難以實現中孔結構的調變。

用各種有機軟模板劑合成中孔沸石，這些有機軟模板劑的合成往往都很繁雜，且合成成本往往都很高。在中孔沸石合成過程中，這些有機硅烷化試劑也較為容易和沸石凝膠體系形成兩相，即微孔沸石相和中孔材料形成相分離，因此，這些合成材料的合成結果重復性較差。

4 結論

由于微孔沸石存在的一系列問題，如：擴散阻力大、擴散路徑長及活性中心有效利用率低等，使其在工業應用中受到一定的限制。為了改善沸石的這些缺點，拓展沸石在大分子反應中的應用，如目前石油煉制中重油、渣油等的高效利用等。如何調控沸石的孔道結構或減小沸石晶粒尺寸，開發新的中孔沸石，從而實現工業上大規模的生產，尚有大量工作要做。如：簡化制備過程、降低模板劑成本、實驗條件溫和、合成結果能夠重復且穩定、可實現的多級孔調變等。