介孔材料因其高度规整有序的孔道结构、较大的比表面积和孔体积、集中的孔分布、在1.5-30nm内可精细调控的孔径及可调变的酸性等特点,在大分子催化转化、离子交换、吸附与分离、主客体组装、纳米反应器以及光电器件等领域有着诱人的应用前景,但与传统的微孔沸石分子筛材料相比,较差的水热稳定性、相对较弱的酸性及较高的合成成本严重地限制了其实际应用,特别是较差的水热稳定性成为其催化应用的瓶颈问题。　　 为解决这一问题所进行的大量研究表明,通过提高水热处理温度增加介孔孔壁的聚合程度是提高介孔材料水热稳定性最为直接和最为有效的方法,但迄今为止,有关水热处理过程在高水热稳定性介孔材料合成中作用的基础研究还是人们尚未系统涉足的领域。本文以寻求简单、廉价、环境友好的高水热稳定性介孔材料合成方法为目标,以深化水热处理过程对介孔材料合成作用的认识为突破点,深入理解水热处理过程中材料孔壁硅物种与模板剂分子之间的相互作用,并对模板剂的分解机理进行详细考察,通过系统的合成和表征研究得出如下结论:　　 (1)对用于介孔材料SBA-15合成的模板剂三嵌段共聚物P123在高温水热处理过程中的分解机理进行了详细的考察,采用固体1HMASNMR、液体1HNMR、TGA以及HighvaccumFTIR等现代表征手段对P123的分解过程进行了全面表征,结果表明,在介孔材料SBA-15内的无机—有机界面处,孔壁硅羟基与P123之间可形成氢键相互作用,从而对存在于介孔孔道内的P123形成保护作用,因而与在酸性溶液或空气中的P123相比,存在于介孔孔道内的P123具有更高的分解温度。研究结果还表明,增大介孔材料中孔壁硅羟基的含量可明显增强该氢键作用,从而起到对P123更好的“保护”效果。掘此,我们提出了模板剂的硅羟基氢键保护机理,这对在分子水平上认识模板剂的热与水热分解行为和设计合成功能化、高度稳定、有序的介孔材料具有重要意义。　　 (2)基于上述模板剂在高温水热处理过程中分解机理的新认识,提出了一种简单、易重复的介孔材料SBA-15合成新方法,成功地实现了高水热稳定、高度有序介孔材料SBA-15在200℃下的水热合成。这一方法的核心在于,将水热处理溶液的pH值调节至接近于氧化硅的等电点,通过降低溶液的氧化电势避免模板剂胶束的高温氧化分解,并降低介孔孔壁表面上硅羟基的聚合速率,二者的综合作用效果使得材料孔壁表面保留足够多的硅羟基,这些硅羟基与模板剂P123的亲水嵌段通过氢键发生相互作用得以使更多的模板剂胶束保留在材料介孔孔道内,起到支撑介孔骨架的作用、防止在高温水热处理过程中因氧化硅骨架严重收缩而造成的结构坍塌。我们还发现,在介孔材料SBA-15自组装过程中,通过引入一定量的乙酸与TEOS发生单齿和双齿配位反应,可抑制TEOS的水解一聚合速率,从而使介孔材料内的有机—无机界面层上存在相对更多的硅羟基(Si-OH),借助硅羟基与模板剂胶束之间的氢键相互作用防止模板剂的氧化分解和减少其在水热处理过程中的流失。通过调节水热处理溶液的pH值和添加适量的乙酸所得到的介孔材料具有较高的骨架聚合程度,因而显示出极高的水热稳定性,特别是通过进一步在合成体系中引入杂原子Al所得到的介孔材料,在经800℃水蒸气处理5h后其介孔比表面积仅降低了4.9%。与文献现已报道的各种提高介孔材料水热稳定性的方法相比,本文所提出的合成方法简单易行,不需要使用价格昂贵的辅助表面活性剂,且合成过程是在弱酸性的条件进行。　　 (3)为进一步降低介孔材料SBA-15的合成成本,尝试采用廉价的工业原料—水玻璃和偏铝酸钠分别作为合成介孔材料的硅源和铝源,通过调节水热处理溶液的酸度和在材料自组装过程中引入一定量的乙酸,成功地在200℃的水热处理条件下合成得到了高度有序的介孔材料SBA-15和Al-SBA-15,其在经800℃水蒸气处理2h后依然保留高度有序的介孔结构和均一的孔道。这一结果为进一步降低高水热稳定、高度有序介孔材料的制备成本提供了新的途径。　　 (4)基于对SBA-15孔壁中微孔形成机理的深入理解,提出了一种可用于调节SBA-15孔壁微孔含量的新方法。这一方法的核心在于,调节水热处理溶液的温度和酸度使材料孔壁上保留更多量的硅羟基与模板剂胶束亲水嵌段通过氢键相互作用,并使之尽可能多的嵌入到材料介孔孔壁内。氮吸附表征结果指出,当水热处理溶液的pH值和温度分别为2.2和100℃,所得样品具有较高的微孔含量,为0.176cm3/g,占总孔体积的21.6%。与文献已报道的各种调节SBA-15孔壁中微孔含量的方法相比,我们的方法简单易行,无需引入其他添加剂,且不会造成材料介孔孔道的堵塞。　　 (5)通过调节高温水热处理溶液的温度和酸度控制溶液中硅物种和铝物种的水解、聚合程度,提出了一种在弱酸性条件下制备富含骨架Al的介孔材料Al-SBA-15的新方法。这一方法是将在强酸体系中完成自组装但尚未进行水热处理的介孔材料SBA-15加入到Al(NO3)3的溶液中,先将反应体系的pH值调至2.4,然后在150℃下进行水热处理,接近氧化硅等电点的溶液pH值可降低孔壁表面硅羟基的聚合速率,这不仅有利于孔壁中更多的硅羟基与模板剂发生作用并使之保留于介孔孔道内起支撑介孔骨架的作用,还有利于嫁接更多的Al原子到氧化硅的骨架上,且水热处理温度的提高有利于Al(H2O)63+水解反应的正向进行,从而促进Si-OH与Al-OH的聚合反应。通过该方法制得的Al-SBA-15不仅具有较高的结构有序性和极高的水热稳定性,且具有较强的酸性。与文献报导的Al-SBA-15制备方法相比,我们提出的路线具有以下特点:以调节体系pH值代替繁琐的后处理过程,简化了操作;反应体系中几乎所有的Al原子被均匀地嫁接到材料孔壁上,且以四配位的骨架Al为主,因而反应效率高:可用于多种杂原子的掺杂,因而具有普适性。