1.1研究背景

1.1.1介孔材料的研究及应用

多孔材料是20世纪发展起来的崭新材料体系，其显著特点是：具有规则排列、大小可调的孔道结构及高的比表面积和大的吸附容量。按照国际纯粹与应用化学联合会(IUPAC)的定义，孔径lt;2nm的多孔材料为微孔材料，gt;50nm的多孔材料为大孔材料，介于2～50nm的多孔材料为介/中孔材料。微孔材料孔径太小，限制了较大分子进入其孔隙或在孔腔内形成的大分子不能快速逸出，从而大大限制了其实际应用范围；对于大孔材料，虽然其孔径尺寸大，但同时存在着孔道形状不规则、尺寸分布过宽等缺点；而介孔材料不仅孔径适中、具有较大的比表面积和壁厚、且具有较高的热稳定性和水热稳定性。在性能上，由于其量子限域效应、小尺寸效应、表面效应、宏观量子隧道效应、以及介电限域效应而体现出许多新的性质，因而在催化分离和吸附等方面以及在光电子学、电磁学、材料学、环境学等领域具有广阔的应用前景。在石油化工、冶金、金属加工、机械制造、电子、冷冻、医药、真空技术、原子能、农业、环境保护等各领域也有他们的身影，成为国民经济中一种重要的材料^[1]。

1.1.2以介孔三氧化二铝为载体的这一类催化剂

氧化铝是一种尺寸为1~100nm的超微颗粒，具有强的体积效应、量子尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应^[2]，在光、电、热力学和化学反应等许多方面表现出一系列的优异性能,广泛用作精细陶瓷、复合材料、荧光材料、湿敏性传感器及红外吸收材料等^[3]。

传统的三氧化二铝通常以各种晶相形式存在，适合用作于工业催化剂、催化剂载体、吸附剂和离子交换剂，其中β-三氧化二铝是最重要的固体酸催化剂。但由于某些缺陷（孔径分布较宽）传统三氧化二铝的应用收到了一定的限制。而像介孔三氧化二铝这一类物质则由于其孔道形状和大小可以调节等优越的性能有望能更加广泛的应用于催化剂及其载体领域。

1.1.3以钒掺杂为例的介孔金属氧化物

一般来说，催化剂的活性通常会随着表面积的增加而增加。例如，快速充电和锂电池的放电需要高比表面积的电极。然而，利用传统方法制备这种具有高比表面积性质的氧化钒通常是困难的。然而科学家通过在过氧化氢的水溶液溶解五氧化二钒，并且在353K溶液蒸发分层形成凝胶结构。运用这一便捷方法，人们所制得的介孔氧化钒具有高比表面积（160-180平方米/克），并且人们验证时发现，这样制得的介孔氧化钒性质是热稳定的^[4-6]。

近年来,各种单组分介孔金属氧化物如Co₃O₄、ZnO、MgO、NiO、TiO₂、SnO₂、Cr₂O₃、CeO₂^[7-15]先后被不同的合成方法制备出来。

1.2介孔金属氧化物的应用