當(dāng)需要把大小不同的固體顆粒分開時，人們馬上就會想到篩子。現(xiàn)在已經(jīng)找到一類叫做分子篩的物質(zhì)，它們可以將混合物中的分子按其大小加以篩分。分子篩又稱沸石，它在自然界里就存在，但目前在工業(yè)上用的大多是人工合成的。在外觀上，分子篩是粉末狀的固體，有光澤，天然沸石有顏色，合成沸石一般呈白色。在化學(xué)結(jié)構(gòu)上，分子篩是一種結(jié)晶型的硅鋁酸鹽，其晶體結(jié)構(gòu)中具有許多空穴，空穴之間有孔道(又稱窗口)相連，凡直徑比孔徑小的“瘦”分子可以通過窗口進入空穴，而直徑大于孔徑的“胖”分子就只能被擋在窗口外面“望篩興嘆”。

雖然分子篩主要是由氧化硅、氧化鋁所組成，但是隨著其中所含氧化硅與氧化鋁比例的變化，和添加其它助劑的作用，它們可以構(gòu)架組建成數(shù)目眾多的、具有不同結(jié) 構(gòu)和性能特性的分子篩。不同類型的分子篩，它們的孔道形狀和大小可以有很大差別。同一類型分子篩的孔徑和結(jié)構(gòu)，也可以有不同。按照國際純粹和應(yīng)用化學(xué)聯(lián)合會(IUPAC)的定義, 按照孔徑大小可以將多孔材料分為三類: 微孔(<2 nm)、介孔(2~50 nm)和大孔(>50 nm)。微晶沸石，特別是硅鋁酸鹽沸石，以其均勻有序的微孔孔道(0.4~1.2 nm)、豐富的酸性位、較大的比表面積、可交換的陽離子以及高的水熱穩(wěn)定性已被廣泛地應(yīng)用于吸附、分離、精細(xì)化工以及工業(yè)催化領(lǐng)域。

沸石作為一種綠色的非均相催化劑，目前超過90%的工業(yè)沸石已經(jīng)應(yīng)用到技術(shù)成熟的石化、煉油以及汽車尾氣處理等行業(yè)。一方面，沸石較小的孔徑在很多反應(yīng)中提供了優(yōu)異的擇形性，豐富的L和B 酸為催化反應(yīng)提供了活性位，較大的比表面積有助于客體分子的吸附；另一方面，沸石較小的微孔尺寸嚴(yán)重阻礙了反應(yīng)物的擴散和傳質(zhì)，因此在一些涉及大分子的催化反應(yīng)中受到一定限制。為了解決這個問題，科研人員嘗試合成孔徑更大的催化材料。1992年，Mobile 公司成功地合成出有序介孔材料，為制備介孔材料催化劑奠定了基礎(chǔ)。它的出現(xiàn)突破了傳統(tǒng)微孔沸石孔徑對大分子的限制，很好地解決了分子擴散傳質(zhì)的問題，使其在大分子參與的催化反應(yīng)中表現(xiàn)出一定的優(yōu)勢。盡管通過原位摻雜改性的方法可以進一步拓展介孔材料的應(yīng)用, 比如Cu摻雜在介孔Si材料中，可以制備無機的抗菌材料。但是由于介孔材料自身非晶化的骨架、較低的熱穩(wěn)定及水熱穩(wěn)定性、活性位點和酸性位的缺乏等，使其在酸催化和高溫反應(yīng)中受到極大的限制。為了克服微孔沸石與介孔材料在催化領(lǐng)域所存在的問題，具有多級孔道結(jié)構(gòu)沸石材料的研發(fā)成為備受關(guān)注的研究領(lǐng)域。

由于介孔材料的無定型孔壁的低水熱穩(wěn)定性和低酸性而嚴(yán)重地限制了其在催化反應(yīng)中的應(yīng)用。因此，合成孔壁具有高水熱穩(wěn)定性和強酸性的介孔沸石有廣泛的應(yīng)用前景。以CMK5為硬模板劑原位重結(jié)晶SBA—15合成了規(guī)整的介孔沸石，但是在透射電鏡中并不能看到介孔沸石孔壁上存在微孔孔道。提出一種利用三維介孔碳為模板劑來合成介孔沸石的方法。課題組利用親水性兩性有機硅烷作為軟模板，合成了厚度僅為1.7nm的六方有序介孔分子篩。然而，合成具有規(guī)整介孔結(jié)構(gòu)的沸石仍然存在很大的挑戰(zhàn)，因為介孔材料的孔道僅有2～3 nm，容納沸石仍然是比較困難的。