近年来，我国在多孔材料化学领域取得了重要的研究进展，在国际上也具有较大影响。《多孔材料化学》由我国当前活跃在多孔材料化学领域科研一线的学者和专家撰写，旨在反映多孔材料化学前沿进展及水平。本书结合参编作者已取得的代表性研究进展，系统介绍多孔材料的类型、结构、性能及应用的研究热点和最新动态。在撰写过程中，对部分国外同行的相关重要工作进行了概述，全书主体内容包括8章，涵盖了目前多孔材料化学的基本研究范畴，系统性强，反映了当前该领域的研究前沿与现状。
本书可供高等院校和科研部门从事材料化学，高分子化学，超分子科学及相关专业教师、师生与科研工作者阅读参考，也可作为研究生和高年级本科生拓展知识面的参考用书。

绪论 001

第1章 共轭微孔聚合物材料 003
1.1 共轭微孔聚合物的设计和合成路径 003
1.1.1 Sonogashira-Hagihara 偶联反应 006
1.1.2 Suzuki-Miyaura 偶联反应 006
1.1.3 Yamamoto 偶联反应 006
1.1.4 Heck 偶联反应 006
1.1.5 氧化偶联反应 007
1.1.6 Buchwald-Hartwig 偶联反应 007
1.1.7 席夫碱缩合反应 007
1.1.8 环化三聚反应 007
1.1.9 吩嗪环融合反应 008
1.1.10 杂环连接反应 008
1.1.11 炔烃复分解反应 008
1.1.12 超交联聚合 009
1.1.13 Chichibabin 吡啶合成反应 009
1.2 宏观尺寸共轭微孔聚合物的制备 009
1.2.1 共轭微孔聚合物薄膜 010
1.2.2 共轭微孔聚合物气凝胶 013
1.2.3 共轭微孔聚合物海绵 015
1.2.4 共轭微孔聚合物纤维 015
1.3 共轭微孔聚合物的应用 016
1.3.1 气体吸附与分离 016
1.3.2 能源存储与转化 019
1.3.3 水体净化 025
1.3.4 其他应用 027

第2章 共价有机框架材料 029
2.1 COFs 的拓扑学设计 031
2.2 COFs 的合成方法 033
2.3 COFs 的键合类型 035
2.3.1 B—O 键 036
2.3.2 C==N 键 037
2.3.3 C==NAr 键 038
2.3.4 C—N 键 039
2.3.5 C==C 键 041
2.3.6 C—O 键 041
2.3.7 其他键型 042
2.4 COFs 在电化学储能与环保领域中的应用 042
2.4.1 在电化学储能领域中的应用 043
2.4.2 在环保领域的应用 050

第3章 离子型多孔聚合物材料 058
3.1 离子型聚合物材料的分类 059
3.2 离子型多孔聚合物材料的设计与合成 059
3.2.1 离子单体的直接聚合 060
3.2.2 离子单体与中性单体的共聚 061
3.2.3 中性单体的电离聚合 063
3.2.4 聚合后修饰 068
3.3 离子型多孔聚合物的应用 070
3.3.1 催化性能 070
3.3.2 吸附与分离应用 076
3.3.3 离子传导应用 081
3.3.4 传感应用 084
3.3.5 生物医学应用 085

第4章 笼状多孔材料 088
4.1 金属有机笼 089
4.1.1 金属有机笼的构筑策略 089
4.1.2 金属有机笼的应用 092
4.2 多孔有机笼 104
4.2.1 多孔有机笼的构筑策略 105
4.2.2 多孔有机笼的应用 111

第5章 金属有机框架材料 121
5.1 金属有机框架的定义和优点 122
5.1.1 MOFs 的定义 123
5.1.2 MOFs 的优点 123
5.2 MOFs 的设计合成理念 125
5.2.1 无机分子构建单元 125
5.2.2 有机分子构建单元 130
5.3 MOFs 的应用 135
5.3.1 气体储存与分离 135
5.3.2 催化 142
5.3.3 能量储存与转化 155

第6章 介孔无机材料 160
6.1 介孔无机材料的合成方法 162
6.1.1 硬模板法 163
6.1.2 软模板法 164
6.1.3 多模板法 166
6.2 介孔无机材料的合成进展 167
6.2.1 介孔氧化硅材料 168
6.2.2 介孔碳材料 171
6.2.3 介孔金属氧化物材料 173
6.2.4 介孔金属硫化物材料 177
6.2.5 介孔金属单质材料 177
6.2.6 其他介孔无机材料 178
6.3 介孔无机材料的应用 178
6.3.1 吸附 178
6.3.2 催化 179
6.3.3 储能 182
6.3.4 传感 184
6.3.5 太阳能电池 185
6.3.6 生物 187

第7章 多孔硅材料 190
7.1 多孔单质硅材料 190
7.1.1 多孔单质硅的制备 190
7.1.2 多孔单质硅复合材料 195
7.2 介孔二氧化硅材料 199
7.2.1 介孔二氧化硅的制备 201
7.2.2 介孔二氧化硅的改性 203
7.3 介孔有机硅材料 205
7.3.1 介孔有机硅的制备 206
7.3.2 介孔有机硅的改性 209
7.4 多孔硅材料的应用 214
7.4.1 能源储存 214
7.4.2 药物递送 218
7.4.3 生物传感 221
7.4.4 其他应用 223

第8章 多孔碳材料 225
8.1 多孔石墨烯 225
8.1.1 多孔石墨烯的制备 226
8.1.2 多孔石墨烯的应用 230
8.2 多孔碳纳米管 233
8.2.1 多孔碳纳米管的制备 234
8.2.2 多孔碳纳米管的应用 238
8.3 多孔炭黑 240
8.3.1 多孔炭黑的制备 241
8.3.2 多孔炭黑的应用 242
8.4 多孔碳纤维 244
8.4.1 多孔碳纤维的制备 244
8.4.2 多孔碳纤维的应用 246

孔隙，在自然界无处不在。多孔材料是一类由相互贯通或封闭的孔洞构成网络结构的材料，因其具有高比表面积、高孔隙率、高透过性、高吸附性、可组装性等诸多物理化学特性，在现代化学和材料科学中发挥着重要作用。多孔材料在化工、生物医药、能源、环境等领域展现出广阔的发展前景。例如，以无机沸石分子筛为典型代表的多孔材料已被广泛应用在气体吸附与分离、能量存储、催化、传感以及生物成像与癌症诊疗等关键领域。随着现代科学技术的发展，多孔材料的内涵不断扩大，其组分从传统单一的无机组分材料发展到有机无机杂化材料，再发展到纯有机材料或纯碳组分材料。
近年来，国内外学者们对多孔材料的研究兴趣日益浓厚，从多孔材料的合成方法、结构表征到功能应用，都取得了长足的发展。多孔材料设计合成的独特规律以及实际应用的重要价值，促使我们思考多孔材料领域中一些共性科学问题。基于编者科研工作实例，结合多孔材料前沿技术发展动态，广泛收集国内外有关文献资料，编写了此书。书中比较全面地介绍了多孔材料的设计原理、制备方法、表征技术和主要用途。本书在组织选材方面，注意将基础知识与应用实例结合起来，力求每章内容既相对独立又相互联系，在写作方面尽量做到通俗易懂，由浅入深，使读者在轻松阅读的过程中获得思考和启示。
本书将现代合成化学、材料制备方法与材料构效关系研究紧密结合，对多孔材料结构和性能的国内外最新研究成果进行总结，突出解决问题的思路和方法，为研究生及高年级本科生的学习提供参考。在内容安排上，全书共8 章，主要包括共轭微孔聚合物材料、共价有机框架材料、离子型多孔聚合物材料、笼状多孔材料、金属有机框架材料、介孔无机材料、多孔硅材料和多孔碳材料等内容。参加本书编写的有：廖耀祖（绪论和第1 章）、吕伟（第1 章）、钱成（第2 章）、张卫懿（第3 章）、陈丰坤（第4 章）、宣为民和郑琦（第5 章）、罗维（第6 章）、杨建平（第7 章）、李小鹏（第8 章）。全书由廖耀祖负责制定编写大纲和定稿工作，由钱成负责统稿工作。
本书承蒙东华大学朱美芳院士审阅，并提出了诸多宝贵的意见，在此特致以衷心的谢意。
限于编者的水平，书中疏漏和不妥之处在所难免，敬请各院校教师和读者予以批评指正。

编著者
2025年1月于东华大学