Mesoporous silica and organosilica materials-Review of their synthesis and organic functionalization

Canadian Journal of Chemistry

Volumn 90, Issue 12, 2012, Pages 1015-1031

  Asefa, Tewodros ^a,b   Tao, Zhimin ^c  

^a RUTGERS UNIVERSITY   (United States)

^b The State University of New Jersey   (United States)

^c TSINGHUA UNIVERSITY   (China)

Author keywords

Mesoporous organosilica; Mesoporous silica; Nanomaterial; Nanoporous material; Organic functionalization

Indexed keywords

MESOPOROUS ORGANOSILICAS; MESOPOROUS SILICA; NANOMATERIAL; NANOPOROUS MATERIALS; ORGANIC FUNCTIONALIZATION;

DRUG DELIVERY; FUNCTIONAL GROUPS; MATERIALS; NANOSTRUCTURED MATERIALS; SILICA;

MESOPOROUS MATERIALS;

EID: 84871316089     PISSN: 00084042     EISSN: None     Source Type: Journal    
DOI: 10.1139/v2012-094     Document Type: Review

References (111)

1. Yang H. Coombs N. Ozin G. A. Nature 1997, 386 (6626), 692. 10.1038/386692a0
2. Stark W. J. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 2011, 50 (6), 1242. 10.1002/anie.200906684
3. Yang H. Kuperman A. Coombs N. Mamiche-Afara S. Ozin G. A. Nature 1996, 379 (6567), 703. 10.1038/379703a0
4. Paulo C. S. Pires das Neves R. Ferreira L. S. Nanotechnology 2011, 22 (49), 494002. 10.1088/0957-4484/22/49/494002
5. Jokerst J. V. Gambhir S. S. Acc. Chem. Res. 2011, 44 (10), 1050. 10.1021/ar200106e
6. Ambrogio M. W. Thomas C. R. Zhao Y. L. Zink J. I. Stoddart J. F. Acc. Chem. Res. 2011, 44 (10), 903. 10.1021/ar200018x
7. Lin H.-P. Mou C.-Y. Acc. Chem. Res. 2002, 35 (11), 927. 10.1021/ar000074f
8. Soler-Illia G. J. Sanchez C. Lebeau B. Patarin J. Chem. Rev. 2002, 102 (11), 4093. 10.1021/cr0200062
9. Wan Y. Zhao D. Chem. Rev. 2007, 107 (7), 2821. 10.1021/cr068020s
10. Trewyn B. G. Slowing I. I. Giri S. Chen H. T. Lin V. S. Acc. Chem. Res. 2007, 40 (9), 846. 10.1021/ar600032u
11. Lin Y.-S. Haynes C. H. Chem. Mater. 2009, 21 (17), 3979. 10.1021/cm901259n
12. Giri S. Trewyn B. G. Lin V. S. Nanomedicine 2007, 2 (1), 99. 10.2217/17435889.2.1.99
13. Trewyn B. G. Giri S. Slowing I. I. Lin V. S.-Y. Chem. Commun. (Camb.) 2007, (31): 3236. 10.1039/b701744h
14. Slowing I. I. Vivero-Escoto J. L. Wu C. W. Lin V. S. Adv. Drug Deliv. Rev. 2008, 60 (11), 1278. 10.1016/j.addr.2008.03.012
15. Manzano M. Colilla M. Vallet-Regí M. Expert Opin. Drug Deliv. 2009, 6 (12), 1383. 10.1517/17425240903304024
16. Vivero-Escoto J. L. Slowing I. I. Trewyn B. G. Lin V. S. Small 2010, 6 (18), 1952. 10.1002/smll.200901789
17. Lee J. E. Lee N. Kim T. Kim J. Hyeon T. Acc. Chem. Res. 2011, 44 (10), 893. 10.1021/ar2000259
18. Tao Z. Toms B. B. Goodisman J. Asefa T. Chem. Res. Toxicol. 2009, 22 (11), 1869. 10.1021/tx900276u
19. Fadeel B. Garcia-Bennett A. E. Adv. Drug Deliv. Rev. 2010, 62 (3), 362. 10.1016/j.addr.2009.11.008
20. Kunzmann A. Andersson B. Thurnherr T. Krug H. Scheynius A. Fadeel B. Biochim. Biophys. Acta 2011, 1810 (3), 361. 10.1016/j.bbagen.2010.04.007
21. Garcia-Bennett A. E. Nanomedicine 2011, 6 (5), 867. 10.2217/nnm.11.82
22. Kresge C. T. Leonowicz M. E. Roth W. J. Vartuli J. C. Beck J. S. Nature 1992, 359 (6397), 710. 10.1038/359710a0
23. Beck J. S. Vartuli J. C. Roth W. J. Leonowicz M. E. Kresge C. T. Schmitt K. D. Chu C. T. W. Olson D. H. Sheppard E. W. McCullen S. B. Higgins J. B. Schlenker J. L. J. Am. Chem. Soc. 1992, 114 (27), 10834. 10.1021/ja00053a020
24. Kokotailo G. T. Lawton S. L. Olson D. H. Meier W. M. Nature 1978, 272 (5652), 437. 10.1038/272437a0
25. Kokotailo G. T. Chu P. Lawton S. L. Meier W. M. Nature 1978, 275 (5676), 119. 10.1038/275119a0
26. Davis M. E. Lobo R. F. Chem. Mater. 1992, 4 (4), 756. 10.1021/cm00022a005
27. Manton M. R. S. Davidtz J. C. J. Catal. 1979, 60 (1), 156. 10.1016/0021-9517(79)90078-2
28. Yanagisawa T. Shimizu T. Kuroda K. Kato C. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1990, 63 (4), 988. 10.1246/bcsj.63.988
29. Monnier A. Schüth F. Huo Q. Kumar D. Margolese D. Maxwell R. S. Stucky G. D. Krishnamurty M. Petroff P. Firouzi A. Janicke M. Chmelka B. F. Science 1993, 261 (5126), 1299. 10.1126/science.261.5126.1299
30. Firouzi A. Kumar D. Bull L. M. Besier T. Sieger P. Huo Q. Walker S. A. Zasadzinski J. A. Glinka C. Nicol J. Margolese D. Stucky G. D. Chmelka B. F. Science 1995, 267 (5201), 1138. 10.1126/science.7855591
31. Chen C.-Y. Li H.-X. Davis M. E. Microporous Mater. 1993, 2 (1), 17. 10.1016/0927-6513(93)80058-3
32. Davis M. E. Nature 2002, 417 (6891), 813. 10.1038/nature00785
33. Steel A. Carr S. W. Anderson M. W. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1994, (13): 1571. 10.1039/c39940001571
34. Huo Q. Margolese D. I. Ciesla U. Feng P. Gier T. E. Sieger P. Leon R. Petroff P. M. Schüth F. Stucky G. D. Nature 1994, 368 (6469), 317. 10.1038/368317a0
35. Huo Q. Margolese D. I. Ciesla U. Demuth D. G. Feng P. Gier T. E. Sieger P. Firouzi A. Chmelka B. F. Schüth F. Stucky G. D. Chem. Mater. 1994, 6 (8), 1176. 10.1021/cm00044a016
36. Tanev P. T. Pinnavaia T. J. Science 1995, 267 (5199), 865. 10.1126/science.267.5199.865
37. Bagshaw S. A. Prouzet E. Pinnavaia T. J. Science 1995, 269 (5228), 1242. 10.1126/science.269.5228.1242
38. Liquid-crystalline phases as templates for the synthesis of mesoporous silica. Attard G. S. Glyde J. C. Goltner C. G. Nature 1995, 378 (6555), 366. 10.1038/378366a0
39. Attard G. S. Corker J. M. Göltner C. G. Henke S. Templer R. H. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36 (12), 1315. 10.1002/anie.199713151
40. Göltner C. G. Henke S. Weissenberger M. C. Antonietti M. Angew. Chem. Int. Ed. 1998, 37 (5), 613. 10.1002/(SICI)1521-3773(19980316)37:5<613:: AID-ANIE613>3.0.CO;2-G
41. Inagaki S. Fukushima Y. Kuroda K. J. Chem. Soc. Chem. Commun. 1993, 77 (8), 680. 10.1039/c39930000680
42. Firouzi A. Atef F. Oertli A. G. Stucky G. D. Chmelka B. F. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119 (15), 3596. 10.1021/ja963007i
43. Brinker C. J. J. Non-Cryst. Solids 1988, 100 (1-3), 31. 10.1016/0022-3093(88)90005-1
44. Brinker, C. J.; Scherer, G. W. Sol-Gel Science: The Physics and Chemistry of Sol-Gel Processing; Academic Press: London, 1990.
45. Lin H.-P. Kao C.-P. Mou C.-Y. Microporous Mesoporous Mater. 2001, 48 (1-3), 135. 10.1016/S1387-1811(01)00336-5
46. Cheng C. F. Luan Z. H. Klinowski J. Langmuir 1995, 11 (7), 2815. 10.1021/la00007a075
47. Israelachvili, J. N. Intermolecular and Surface Forces; Academic Press: London, 1992.
48. Huo Q. Margolese D. I. Stucky G. D. Chem. Mater. 1996, 8 (5), 1147. 10.1021/cm960137h
49. Israelachvili J. N. Ladyzhinski I. NATO Sci. Ser. 2005, 160, 1. 10.1007/1-4020-2340-5-1
50. Yu C. Z. Fan J. Tian B. Z. Stucky G. D. Zhao D. Y. J. Phys. Chem. B 2003, 107 (48), 13368. 10.1021/jp027046u
51. Huo Q. Leon R. Petroff P. M. Stucky G. D. Science 1995, 268 (5215), 1324. 10.1126/science.268.5215.1324
52. Van Der Voort P. Mathieu M. Mees F. Vansant E. F. J. Phys. Chem. B 1998, 102 (44), 8847. 10.1021/jp982653w
53. Zana R. Benrraou M. Rueff R. Langmuir 1991, 7 (6), 1072. 10.1021/la00054a008
54. Danino D. Talmon Y. Zana R. Langmuir 1995, 11 (5), 1448. 10.1021/la00005a008
55. Zana R. Talmon Y. Nature 1993, 362 (6417), 228. 10.1038/362228a0
56. Alami E. Beinert G. Marie P. Zana R. Langmuir 1993, 9 (6), 1465. 10.1021/la00030a006
57. Prouzet E. Pinnavaia T. J. Angew. Chem. Int. Ed. Engl. 1997, 36 (5), 516. 10.1002/anie.199705161
58. Kim S. S. Zhang W. Pinnavaia T. J. Science 1998, 282 (5392), 1302. 10.1126/science.282.5392.1302
59. Prouzet E. Cot F. Nabias G. Larbot A. Kooyman P. Pinnavaia T. J. Chem. Mater. 1999, 11 (6), 1498. 10.1021/cm9810281
60. Kim S.-S. Pauly T. R. Pinnavaia T. J. Chem. Commun. (Camb.) 2000, (17): 1661. 10.1039/b002856h
61. Tanev P. T. Pinnavaia T. J. Chem. Mater. 1996, 8 (8), 2068. 10.1021/cm950549a
62. Zhao D. Y. Feng J. L. Huo Q. S. Melosh N. Fredrickson G. H. Chmelka B. F. Stucky G. D. Science 1998, 279 (5350), 548. 10.1126/science.279.5350.548
63. Zhao D. Huo Q. Feng J. Chmelka B. F. Stucky G. D. J. Am. Chem. Soc. 1998, 120 (24), 6024. 10.1021/ja974025i
64. Ruthstein S. Frydman V. Kababya S. Landau M. Goldfarb D. J. Phys. Chem. B 2003, 107 (8), 1739. 10.1021/jp021964a
65. Flodström K. Wennerström H. Alfredsson V. Langmuir 2004, 20 (3), 680. 10.1021/la030173c
66. Flodström K. Teixeira C. V. Amenitsch H. Alfredsson V. Lindén M. Langmuir 2004, 20 (12), 4885. 10.1021/la049637c
67. Ryoo R. Ko C. H. Kruk M. Antochshuk V. Jaroniec M. J. Phys. Chem. B 2000, 104 (48), 11465. 10.1021/jp002597a
68. Yu C. Yu Y. Zhao D. Chem. Commun. (Camb.) 2000, (7): 575. 10.1039/b000603n
69. Liu X. Tian B. Yu C. Gao F. Xie S. Tu B. Che R. Peng L. M. Zhao D. Angew. Chem. Int. Ed. 2002, 41 (20), 3876. 10.1002/1521-3773(20021018)41:20<3876:: AID-ANIE3876>3.0.CO;2-R
70. Fan J. Yu C. Gao F. Lei J. Tian B. Wang L. Luo Q. Tu B. Zhou W. Zhao D. Angew. Chem. Int. Ed. 2003, 42 (27), 3146. 10.1002/anie.200351027
71. Dai S. Burleigh M. C. Ju Y. H. Gao H. J. Lin J. S. Pennycook S. J. Barnes C. E. Xue Z. L. J. Am. Chem. Soc. 2000, 122 (5), 992. 10.1021/ja993168x
72. Zhang Z. Dai S. J. Am. Chem. Soc. 2001, 123 (37), 9204. 10.1021/ja0158556
73. Yokoi T. Yoshitake H. Tatsumi T. Chem. Mater. 2003, 15 (24), 4536. 10.1021/cm034499i
74. Che S. Garcia-Bennett A. E. Yokoi T. Sakamoto K. Kunieda H. Terasaki O. Tatsumi T. Nat. Mater. 2003, 2 (12), 801. 10.1038/nmat1022
75. Gao C. Sakamoto Y. Sakamoto K. Terasaki O. Che S. Angew. Chem. Int. Ed. 2006, 45 (26), 4295. 10.1002/anie.200504114
76. Gao C. Qiu H. Zeng W. Sakamoto Y. Terasaki O. Sakamoto K. Chen Q. Che S. Chem. Mater. 2006, 18 (16), 3904. 10.1021/cm061107+
77. Gao C. Sakamoto Y. Terasaki O. Sakamoto K. Che S. J. Mater. Chem. 2007, 17 (34), 3591. 10.1039/b704398h
78. Che S. Liu Z. Ohsuna T. Sakamoto K. Terasaki O. Tatsumi T. Nature 2004, 429 (6989), 281. 10.1038/nature02529
79. Qiu H. Che S. Chem. Soc. Rev. 2011, 40 (3), 1259. 10.1039/c0cs00002g
80. Wei Y. Jin D. L. Ding T. Z. Shih W. H. Liu X. H. Cheng S. Z. D. Fu Q. Adv. Mater. (Deerfield Beach Fla.) 1998, 10 (4), 313. 10.1002/(SICI)1521- 4095(199803)10:4<313::AID-ADMA313>3.0.CO;2-M
81. Wei Y. Xu J. Dong H. Dong J. H. Qiu K. Jansen-Varnum S. A. Chem. Mater. 1999, 11 (8), 2023. 10.1021/cm981004u
82. Pang J.-B. Qiu K.-Y. Wei Y. Lei X.-J. Liu Z.-F. Chem. Commun. (Camb.) 2000, (6): 477. 10.1039/a909420b
83. Pang J. Qiu K. Y. Wei Y. J. Non-Cryst. Solids 2001, 283 (1-3), 101. 10.1016/S0022-3093(01)00343-X
84. Pang J. B. Qiu K. Y. Wei Y. Chem. Mater. 2001, 13 (7), 2361. 10.1021/cm000925d
85. Davis S. A. Burkett S. L. Mendelson N. H. Mann S. Nature 1997, 385 (6615), 420. 10.1038/385420a0
86. Dai S. Ju Y. H. Gao H. J. Lin J. S. Pennycook S. J. Barnes C. E. Chem. Commun. (Camb.) 2000, (3): 243. 10.1039/a907147d
87. Lee B. Luo H. Yuan C. Y. Lin J. S. Dai S. Chem. Commun. (Camb.) 2004, (2): 240. 10.1039/b312178j
88. Ma Z. Yu J. Dai S. Adv. Mater. (Deerfield Beach Fla.) 2010, 22 (2), 261. 10.1002/adma.200900603
89. Zhou Y. Antonietti M. Adv. Mater. (Deerfield Beach Fla.) 2003, 15 (17), 1452. 10.1002/adma.200305265
90. Zhou Y. Antonietti M. Chem. Mater. 2004, 16 (3), 544. 10.1021/cm034442w
91. Zhou Y. Schattka J. H. Antonietti M. Nano Lett. 2004, 4 (3), 477. 10.1021/nl025861f
92. Trewyn B. G. Whitman C. M. Lin V. S. Y. Nano Lett. 2004, 4 (11), 2139. 10.1021/nl048774r
93. Atluri R. Hedin N. Garcia-Bennett A. E. J. Am. Chem. Soc. 2009, 131 (9), 3189. 10.1021/ja8096477
94. Feng X. Fryxell G. E. Wang L. Q. Kim A. Y. Liu J. Kemner K. M. Science 1997, 276 (5314), 923. 10.1126/science.276.5314.923
95. Sharma K. K. Asefa T. Angew. Chem. Int. Ed. 2007, 46 (16), 2879. 10.1002/anie.200604570
96. Sharma K. K. Anan A. Buckley R. P. Ouellette W. Asefa T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130 (1), 218. 10.1021/ja074128t
97. Antochshuk V. Jaroniec M. Chem. Mater. 2000, 12 (8), 2496. 10.1021/cm000268p
98. Burkett S. L. Sims S. D. Mann S. Chem. Commun. (Camb.) 1996, (11): 1367. 10.1039/cc9960001367
99. Fowler C. E. Burkett S. L. Mann S. Chem. Commun. (Camb.) 1997, (18): 1769. 10.1039/a704644h
100. Lim M. H. Blanford C. F. Stein A. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119 (17), 4090. 10.1021/ja9638824
101. Fowler C. E. Mann S. Lebeau B. Chem. Commun. (Camb.) 1998, (17): 1825. 10.1039/a803736a
102. Huh S. Wiench J. W. Trewyn B. G. Song S. Pruski M. Lin V. S. Chem. Commun. (Camb.) 2003, (18): 2364. 10.1039/b306255d
103. Huh S. Wiench J. W. Yoo J. C. Pruski M. Lin V. S. Chem. Mater. 2003, 15 (22), 4247. 10.1021/cm0210041
104. Radu D. R. Lai C. Y. Huang J. Shu X. Lin V. S. Chem. Commun. (Camb.) 2005, (10): 1264. 10.1039/b412618a
105. Asefa T. MacLachlan M. J. Coombs N. Ozin G. A. Nature 1999, 402 (6764), 867. 10.1038/47229
106. Inagaki S. Guan S. Fukushima Y. Ohsuna T. Terasaki O. J. Am. Chem. Soc. 1999, 121 (41), 9611. 10.1021/ja9916658
107. Melde B. J. Holland B. T. Blanford C. F. Stein A. Chem. Mater. 1999, 11 (11), 3302. 10.1021/cm9903935
108. Asefa T. Yoshina-Ishii C. MacLachlan M. J. Ozin G. A. J. Mater. Chem. 2000, 10 (8), 1751. 10.1039/b000950o
109. Hatton B. Landskron K. Whitnall W. Perovic D. Ozin G. A. Acc. Chem. Res. 2005, 38 (4), 305. 10.1021/ar040164a
110. Hunks W. J. Ozin G. A. J. Mater. Chem. 2005, 15 (35-36), 3716. 10.1039/b504511h
111. Gu S. Jaroniec M. J. Mater. Chem. 2011, 21 (17), 6389. 10.1039/c1jm10322a