メソポーラス材料

メソポーラス材料（またはスーパーナノポーラス ^[2] ）は、 IUPAC命名法によれば、直径2〜50nmの細孔を含むナノポーラス材料です。^[3]比較のために、IUPACは、マイクロポーラス材料を直径2nm未満の細孔を持つ材料と定義し、マクロポーラス材料を直径50nmを超える細孔を持つ材料と定義しています。

典型的なメソポーラス材料には、同様のサイズのメソ孔を持つシリカやアルミナの種類があります。ニオブ、タンタル、チタン、ジルコニウム、セリウム、スズのメソポーラス酸化物も報告されています。しかし、メソポーラス材料の主力はメソポーラスカーボンであり、エネルギー貯蔵デバイスに直接応用されています。^[4]メソポーラスカーボンはメソポア範囲内の多孔性を持ち、これにより比表面積が大幅に増加します。もう1つの非常に一般的なメソポーラス材料は活性炭で、これは通常、合成された条件に応じてメソポーラスとマイクロポーラスの両方を備えた炭素フレームワークで構成されています。

IUPACによれば、メソポーラス材料はメソ構造において無秩序または秩序化することができる。結晶性無機材料では、メソポーラス構造は格子単位の数を著しく制限し、これが固体化学を大きく変化させる。例えば、メソポーラス電気活性材料の電池性能は、バルク構造のそれとは大きく異なる。^[5]

メソポーラス材料（シリカ）を製造する手順は1970年頃に特許を取得しており^{[6] [7] [8]} 、 1968年のシュトーバー法に基づく方法^[9]は2015年でもまだ使用されていました。^[10]これはほとんど注目されず^[11]、1997年に再現されました。 ^[12]メソポーラスシリカナノ粒子（MSN）は、1990年に日本の研究者によって独自に合成されました。^[13]後にモービル社の研究所でも製造され^{[14] 、}モービル結晶材料、またはMCM-41と命名されました。 ^[15]初期の合成方法では、生成された二次レベルの多孔性の品質を制御することはできませんでした。合成中に第四級アンモニウムカチオンとシラン化剤を使用することでのみ、材料は真のレベルの階層的多孔性と強化されたテクスチャ特性を示しました。^{[16] [17]}メソポーラス材料は、蒸発誘起自己組織化によって薄膜の形​​で生成され、さまざまな組織化されたメソ構造と組成で生成されている。^[18]

それ以来、この分野の研究は着実に成長してきました。有望な産業用途の注目すべき例としては、触媒、吸着、ガス検知、電池、^[19]イオン交換、光学、および太陽光発電があります。触媒の分野では、流動接触分解で使用するための性能を向上させるために、触媒の機能としてのメソ多孔性が研究されているゼオライトが新たなトピックとなっています。

このメソ多孔性はナノスケールの多孔性の分類を指し、メソ細孔は他の文脈では異なる定義がされる可能性があることに留意すべきである。例えば、土壌などの多孔質集合体の文脈では、メソ細孔は30μm～75μmの範囲の大きさの空洞として定義される。^[20]

• 土壌の空隙空間の特性評価
• ナノ多孔質材料
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