Perspective on the influence of interactions between hard and soft templates and precursors on morphology of hierarchically structured porous materials

Chemistry of Materials

Volumn 26, Issue 1, 2014, Pages 259-276

  Stein, Andreas ^a   Rudisill, Stephen G ^a   Petkovich, Nicholas D ^a  

^a University of Minnesota   (United States)

Author keywords

colloidal crystal templating; confinement; interfaces; porous anodic alumina membranes; porous materials; surfactant templating

Indexed keywords

COLLOIDAL CRYSTAL TEMPLATING; COMPLEX COMPOSITIONS; HIERARCHICAL PORE STRUCTURES; HIERARCHICAL STRUCTURES; POROUS ANODIC ALUMINA MEMBRANES; SURFACE INTERACTIONS; SURFACTANT TEMPLATING; THREE-DIMENSIONALLY ORDERED MACROPOROUS;

BLOCK COPOLYMERS; COLLOIDS; MORPHOLOGY; PLASMA CONFINEMENT; POROUS MATERIALS; SURFACE ACTIVE AGENTS;

INTERFACES (MATERIALS);

EID: 84892617691     PISSN: 08974756     EISSN: 15205002     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/cm402184h     Document Type: Review

References (149)

1. Yanagisawa, T.; Shimizu, T.; Kuroda, K.; Kato, C. Bull. Chem. Soc. Jpn. 1990, 63, 988
2. 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, 10834
3. Bagshaw, S. A.; Prouzet, E.; Pinnavaia, T. J. Science 1995, 269, 1242
4. Zhao, D.; Feng, J.; Huo, Q.; Melosh, N.; Fredrickson, G. H.; Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Science 1998, 279, 548
5. Hatton, B.; Landskron, K.; Whitnall, W.; Perovic, D.; Ozin, G. A. Acc. Chem. Res. 2005, 38, 305
6. Wan, Y.; Zhao, D. Chem. Rev. 2007, 107, 2821
7. Kimura, T.; Kuroda, K. Adv. Funct. Mater. 2009, 19, 511
8. Qiu, H.; Che, S. Chem. Soc. Rev. 2011, 40, 1259
9. Kruk, M. Acc. Chem. Res. 2012, 45, 1678
10. Ma, T. Y.; Liu, L.; Yuan, Z.-Y. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 3977
11. Sanchez, C.; Boissière, C.; Grosso, D.; Laberty, C.; Nicole, L. Chem. Mater. 2008, 20, 682
12. Gu, D.; Schüth, F. Chem. Soc. Rev. 2013, (in press) 10.1039/C3CS60155B
13. Vu, A.; Qian, Y.; Stein, A. Adv. Energy Mater. 2012, 2, 1056
14. Li, Y.; Fu, Z.-Y.; Su, B. L. Adv. Funct. Mater. 2012, 22, 4634
15. Su, B.-L.; Sanchez, C.; Yang, X.-Y. Hierarchically Structured Porous Materials: from Nanoscience to Catalysis, Biomedicine, Optics and Energy; Wiley-VCH: Weinheim, 2012.
16. Petkovich, N. D.; Stein, A. In Hierarchically Structured Porous Materials: from Nanoscience to Catalysis, Biomedicine, Optics and Energy; Su, B. L.; Sanchez, C., Eds.; Wiley-VCH: Weinheim, Germany, 2012; p 55.
17. Petkovich, N. D.; Stein, A. Chem. Soc. Rev. 2013, 3721
18. Innocenzi, P.; Malfatti, L.; Soler-Illia, G. J. A. A. Chem. Mater. 2011, 23, 2501
19. Stein, A.; Li, F.; Denny, N. R. Chem. Mater. 2008, 20, 649
20. Darling, S. B. Prog. Polym. Sci. 2007, 32, 1152
21. Platschek, B.; Petkov, N.; Bein, T. Angew. Chem., Int. Ed. 2006, 45, 1134
22. Xiang, H.; Shin, K.; KIm, T.; Moon, S.; McCarthy, T. J.; Russell, T. P. J. Polym. Sci., Part B: Polym. Phys. 2005, 43, 3377
23. Schulz, M. F.; Bates, F. S. In Physical Properties of Polymers Handbook; Mark, J. E., Ed.; AIP Press: Woodbury, NY, 1996; p 427.
24. Cheng, J. Y.; Ross, C. A.; Thomas, E. L.; Smith, H. I.; Vansco, G. J. Appl. Phys. Lett. 2002, 81, 3657
25. Cheng, J. Y.; Ross, C. A.; Thomas, E. L.; Smith, H. I.; Vansco, G. J. Adv. Mater. 2003, 15, 1599
26. Shin, K.; Xiang, H.; Moon, S. I.; Kim, T.; McCarthy, T. J.; Russell, T. P. Science 2004, 306, 76
27. Fan, J.; Boettcher, S. W.; Tsung, C.-K.; Shi, Q.; Schierhorn, M.; Stucky, G. D. Chem. Mater. 2008, 20, 909
28. Tian, F.; Luo, Y.; Zhang, X. J. Chem. Phys. 2010, 133, 144701/1
29. Xiang, H.; Shin, K.; Kim, T.; Moon, S. I.; McCarthy, T. J.; Russell, T. P. Macromolecules 2005, 38, 1055
30. Zhang, X.; Chen, G.; Wang, W. J. Chem. Phys. 2007, 127, 034506/1
31. Fasolka, M. J.; Mayes, A. M. Annu. Rev. Mater. Res. 2001, 31, 323
32. Huinink, H. P.; Brokken-Zijp, J. C. M.; van Dijk, M. A.; Sevink, G. J. A. J. Chem. Phys. 2000, 112, 2452
33. Li, H.-W.; Huck, W. T. S. Nano Lett. 2004, 4, 1633
34. Richman, E. K.; Brezesinski, T.; Tolbert, S. H. Nat. Mater. 2008, 7, 712
35. Rankin, S. E.; Malonski, A. P.; van Swol, F. Mater. Res. Soc. Symp. Proc. 2001, 636, DI2.1
36. Cheng, J. Y.; Mayes, A. M.; Ross, C. A. Nat. Mater. 2004, 3, 823
37. Bang, J.; Jeong, U.; Ryu, D. Y.; Russell, T. P.; Hawker, C. J. Adv. Mater. 2009, 21, 4769
38. Kim, S. O.; Solak, H. H.; Stoykovich, M. P.; Ferrier, N. J.; de Pablo, J. J.; Nealey, P. F. Nature 2003, 424, 411
39. Jorge, M.; Gomes, J. R. B.; Cordeiro, M. N. D. S.; Seaton, N. A. J. Am. Chem. Soc. 2007, 129, 15414
40. Jorge, M.; Gomes, J. R. B.; Cordeiro, M. N. D. S.; Seaton, N. A. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 708
41. Pérez-Sánchez, G.; Gomes, J. R. B.; Jorge, M. Langmuir 2013, 29, 2387
42. Gov, N.; Borukhov, I.; Goldfarb, D. Langmuir 2006, 22, 605
43. Yang, H.; Coombs, N.; Ozin, G. A. J. Mater. Chem. 1998, 8, 1205
44. Zhao, D.; Yang, P.; Melosh, N.; Feng, J.; Chmelka, B. F.; Stucky, G. D. Adv. Mater. 1998, 10, 1380
45. Klotz, M.; Albouy, P.-A.; Ayral, A.; Menager, C.; Grosso, D.; Van der Lee, A.; Cabuil, V.; Babonneau, F.; Guizard, C. Chem. Mater. 2000, 12, 1721
46. Alberius, P. C. A.; Frindell, K. L.; Hayward, R. C.; Kramer, E. J.; Stucky, G. D.; Chmelka, B. F. Chem. Mater. 2002, 14, 3284
47. Firouzi, A.; Schaefer, D. J.; Tolbert, S. H.; Stucky, G. D.; Chmelka, B. F. J. Am. Chem. Soc. 1997, 119, 9466
48. Yamauchi, Y.; Sawada, M.; Komatsu, M.; Sugiyama, A.; Osaka, T.; Hirota, N.; Sakka, Y.; Kuroda, K. Chem. Asian J. 2007, 2, 1505
49. Yamauchi, Y.; Sawada, M.; Sugiyama, A.; Osaka, T.; Sakka, Y.; Kuroda, K. J. Mater. Chem. 2006, 16, 3693
50. Yamauchi, Y.; Sawada, M.; Noma, T.; Ito, H.; Furumi, S.; Sakka, Y.; Kuroda, K. J. Mater. Chem. 2005, 15, 1137
51. Walcarius, A.; Sibottier, E.; Etienne, M.; Ghanbaja, J. Nat. Mater. 2007, 6, 602
52. Goux, A.; Etienne, M.; Aubert, E.; Lecomte, C.; Ghanbaja, J.; Walcarius, A. Chem. Mater. 2009, 21, 731
53. Hillhouse, H. W.; van Egmond, J. W.; Tsapatsis, M. Chem. Mater. 2000, 12, 2888
54. Ma, C.; Han, L.; Jiang, Z.; Huang, Z.; Feng, J.; Yao, Y.; Che, S. Chem. Mater. 2011, 23, 3583
55. Brinker, C. J.; Dunphy, D. R. Curr. Opin. Colloid Interface Sci. 2006, 11, 126
56. Hara, M.; Nagano, S.; Seki, T. J. Am. Chem. Soc. 2010, 132, 13654
57. Blas, H.; Save, M.; Pasetto, P.; Boissière, C.; Sanchez, C.; Charleux, B. Langmuir 2008, 24, 13132
58. Freer, E. M.; Krupp, L. E.; Hinsberg, W. D.; Rice, P. M.; Hedrick, J. L.; Cha, J. N.; MIller, R. D.; Kim, H.-C. Nano Lett. 2005, 5, 2014
59. Dutreilh-Colas, M.; Yan, M.; Labrot, P.; Delorme, N.; Gibaud, A.; Bardeau, J.-F. Surf. Sci. 2008, 602, 829
60. Fukumoto, H.; Nagano, S.; Kawatsuki, N.; Seki, T. Chem. Mater. 2006, 18, 1226
61. Miyata, H. Microporous Mesoporous Mater. 2007, 101, 296
62. Miyata, H.; Kuroda, K. Chem. Mater. 2000, 12, 49
63. Miyata, H.; Noma, T.; Watanabe, M.; Kuroda, K. Chem. Mater. 2002, 14, 766
64. Bai, L.; Li, Y.; Chen, B. Mol. Simul. 2012, 38, 554
65. Siperstein, F. R.; Gubbins, K. E. Langmuir 2003, 19, 2049
66. Ferreiro-Rangel, C. A.; Lozinska, M. M.; Wright, P. A.; Seaton, N. A.; Düren, T. J. Phys. Chem. C 2012, 116, 20966
67. Li, F.; Stein, A. Langmuir 2012, 28, 7484
68. Wu, C.-W.; Ohsuna, T.; Edura, T.; Kuroda, K. Angew. Chem., Int. Ed. 2007, 46, 5364
69. Chen, B.-C.; Lin, H.-P.; Chao, M.-C.; Mou, C.-Y.; Tang, C.-Y. Adv. Mater. 2004, 16, 1657
70. Yeh, Y.-Q.; Lin, H.-P.; Tang, C.-Y.; Mou, C.-Y. J. Colloid Interface Sci. 2011, 362, 354
71. Koganti, V. R.; Rankin, S. E. J. Phys. Chem. B 2005, 109, 3279
72. Koganti, V. R.; Dunphy, D.; Gowrishankaar, V.; McGehee, M. D.; Li, X.; Wang, J.; Rankin, S. E. Nano Lett. 2006, 6, 2567
73. Suzuki, N.; Kimura, T.; Yamauchi, Y. J. Mater. Chem. 2010, 20, 5294
74. Yamauchi, Y.; Suzuki, N.; Kimura, T. Chem. Commun. 2009, 5689
75. Ku, A. Y.; Taylor, S. T.; Heward, W. J.; Denault, L.; Loureiro, S. M. Microporous Mesoporous Mater. 2006, 88, 214
76. Schuster, J.; Köhn, R.; Döblinger, M.; Keilbach, A.; Amenitsch, H.; Bein, T. J. Am. Chem. Soc. 2012, 134, 11136
77. Platschek, B.; Keilbach, A.; Bein, T. Adv. Mater. 2011, 23, 2395
78. Yang, Z.; Niu, Z.; Cao, X.; Yang, Z.; Lu, Y.; Hu, Z.; Han, C. C. Angew. Chem., Int. Ed. 2003, 42, 4201
79. Wu, Y.; Cheng, G.; Katsov, K.; Sides, S. W.; Wang, J.; Tang, J.; Fredrickson, G. H.; Moskovits, M.; Stucky, G. D. Nat. Mater. 2004, 3, 816
80. Lu, Q.; Gao, F.; Komarneni, S.; Mallouk, T. E. J. Am. Chem. Soc. 2004, 8650-8651
81. Kim, E.-M.; Jung, J.-S.; Chae, W.-S. Chem. Commun. 2010, 46, 1760
82. Platschek, B.; Köhn, R.; Döblinger, M.; Bein, T. ChemPhysChem 2008, 9, 2059
83. Keilbach, A.; Döblinger, M.; Köhn, R.; Amenitsch, H.; Bein, T. Chem.-Eur. J. 2009, 15, 6645
84. O'Callaghan, J. M.; Petkov, N.; Copley, M. P.; Arnold, D. C.; Morris, M. A.; Amenitsch, H.; Holmes, J. D. Microporous Mesoporous Mater. 2010, 130, 203
85. Jin, K.; Yao, B.; Wang, N. Chem. Phys. Lett. 2005, 409, 172
86. Yao, B.; Fleming, D.; Morris, M. A.; Lawrence, S. E. Chem. Mater. 2004, 16, 4851
87. Yamaguchi, A.; Uejo, F.; Yoda, T.; Uchida, T.; Tanamura, Y.; Yamashita, T.; Teramae, N. Nat. Mater. 2004, 3, 337
88. Platschek, B.; Köhn, R.; Döblinger, M.; Bein, T. Langmuir 2008, 24, 5018
89. Keller, A.; Kimayer, S.; Segal-Peretz, T.; Frey, G. Langmuir 2012, 28, 1506
90. Zhang, A.; Hou, K.; Gu, L.; Dai, C.; Liu, M.; Song, C.; Guo, X. Chem. Mater. 2012, 24, 1005
91. Platschek, B.; Petkov, N.; Himsl, D.; Zimdars, S.; Li, Z.; Köhn, R.; Bein, T. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 17362
92. Yamauchi, Y.; Nagaura, T.; Ishikawa, A.; Chikyow, T.; Inoue, S. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 10165
93. Yamauchi, Y.; Nagaura, T.; Inoue, S. Chem. Asian J. 2009, 4, 1059
94. Stein, A.; Wilson, B. E.; Rudisill, S. G. Chem. Soc. Rev. 2013, 42, 2763
95. Velev, O. D.; Jede, T. A.; Lobo, R. F.; Lenhoff, A. M. Nature 1997, 389, 447
96. Holland, B. T.; Blanford, C. F.; Stein, A. Science 1998, 281, 538
97. Wijnhoven, J. E. G. J.; Vos, W. L. Science 1998, 281, 802
98. Zakhidov, A. A.; Baughman, R. H.; Iqbal, Z.; Cui, C.; Khayrullin, I.; Dantas, S. O.; Marti, J.; Ralchenko, V. G. Science 1998, 282, 897
99. Park, S. H.; Xia, Y. Chem. Mater. 1998, 10, 1745
100. Yang, P.; Deng, T.; Zhao, D.; Feng, P.; Pine, D.; Chmelka, B. F.; Whitesides, G. M.; Stucky, G. D. Science 1998, 282, 2244
101. Holland, B. T.; Blanford, C. F.; Do, T.; Stein, A. Chem. Mater. 1999, 11, 795
102. Antonietti, M.; Berton, B.; Göltner, C.; Hentze, H. P. Adv. Mater. 1998, 10, 154
103. Falcaro, P.; Malfatti, L.; Kidchob, T.; Giannini, G.; Falqui, A.; Casula, M. F.; Amenitsch, H.; Marmiroli, B.; Grenci, G.; Innocenzi, P. Chem. Mater. 2009, 21, 2055
104. Zhou, Y.; Antonietti, M. Chem. Commun. 2003, 2564
105. Zhou, Y.; Antonietti, M. Adv. Mater. 2003, 15, 1452
106. Fujita, S.; Nakano, H.; Ishii, M.; Nakamura, H.; Inagaki, S. Microporous Mesoporous Mater. 2006, 96, 205
107. Sel, O.; Sallard, S.; Brezesinksi, T.; Rathousky, J.; Dunphy, D. R.; Collord, A.; Smarsly, B. M. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 3241
108. Kuang, D.; Brezesinski, T.; Smarsly, B. J. Am. Chem. Soc. 2004, 126, 10534
109. Sen, T.; Tiddy, J. T.; Casci, J. L.; Anderson, M. W. Chem. Mater. 2004, 16, 2044
110. Sel, O.; Kuang, D.; Thommes, M.; Smarsly, B. Langmuir 2006, 22, 2311
111. Li, F.; Wang, Z.; Ergang, N. S.; Fyfe, C. A.; Stein, A. Langmuir 2007, 23, 3996
112. Loiola, A. R.; da Silva, L. R. D.; Cubillas, P.; Anderson, M. W. J. Mater. Chem. 2008, 18, 4985
113. Sun, Z.; Deng, Y.; Wei, J.; Gu, D.; Tu, B.; Zhao, D. Chem. Mater. 2011, 23, 2176
114. Kamperman, M.; Burns, A.; Weissgraeber, R.; van Vegten, N.; Warren, S. C.; Gruner, S. M.; Baiker, A.; Wiesner, U. Nano Lett. 2009, 9, 2756
115. Sakurai, M.; Shimojima, A.; Heishi, M.; Kuroda, K. Langmuir 2007, 23, 10788
116. Etienne, M.; Sallard, S.; Schröder, M.; Guillemin, Y.; Mascotto, S.; Smarsly, B. M.; Walcarius, A. Chem. Mater. 2010, 22, 3426
117. Bian, S.-W.; Zhang, Y.-L.; Li, H.-L.; Yu, Y.; Song, Y.-L.; Song, W.-G. Microporous Mesoporous Mater. 2010, 131, 289
118. Deng, Y.; Liu, C.; Yu, T.; Liu, F.; Zhang, F.; Wan, Y.; Zhang, L.; Wang, C.; Tu, B.; Webley, P. A.; Wang, H.; Zhao, D. Chem. Mater. 2007, 19, 3271
119. Wang, Z.; Kiesel, E. R.; Stein, A. J. Mater. Chem. 2008, 18, 2194
120. Wang, Z.; Stein, A. Chem. Mater. 2008, 20, 1029
121. Tanaka, S.; Nishiyama, N.; Egashira, Y.; Ueyama, K. Chem. Commun. 2005, 2125
122. Meng, Y.; Gu, D.; Zhang, F.; Shi, Y.; Yang, H.; Li, Z.; Yu, C.; Tu, B.; Zhao, D. Angew. Chem., Int. Ed. 2005, 44, 7053
123. Liang, C.; Dai, S. J. Am. Chem. Soc. 2006, 128, 5316
124. Attard, G. S.; Glyde, J. C.; Goltner, C. G. Nature 1995, 378, 366
125. Yang, S. M.; Coombs, N.; Ozin, G. A. Adv. Mater. 2000, 12, 1940
126. Arsenault, A. C.; Rider, D. A.; Tetreault, N.; Chen, J. I.-L.; Coombs, N.; Ozin, G. A.; Manners, I. J. Am. Chem. Soc. 2005, 127, 9954
127. Rider, D. A.; Chen, J. I.-L.; Eloi, J.-C.; Arsenault, A. C.; Russell, T. P.; Ozin, G. A.; Manners, I. Macromolecules 2008, 41, 2250
128. Mandlmeier, B.; Szeifert, J. M.; Fattakhova-Rohlfing, D.; Amenitsch, H.; Bein, T. J. Am. Chem. Soc. 2011, 133, 17274
129. Zhou, D.-D.; Liu, H.-J.; Wang, Y.-G.; Wang, C.-X.; Xia, Y.-Y. J. Mater. Chem. 2012, 22, 1937
130. Nakanishi, K.; Soga, N. J. Am. Ceram. Soc. 1991, 74, 2518
131. Nakanishi, K. J. Porous Mater. 1997, 4, 67
132. Nakanishi, K.; Kobayashi, Y.; Amatani, T.; Hirao, K.; Kodaira, T. Chem. Mater. 2004, 16, 3652
133. Nakanishi, K.; Tanaka, N. Acc. Chem. Res. 2007, 40, 863
134. Rudisill, S. G.; Hein, N. M.; Terzic, D.; Stein, A. Chem. Mater. 2013, 25, 745
135. Pechini, M. P. U.S. Patent 3,330,697, 1967.
136. Vu, A.; Stein, A. Chem. Mater. 2011, 23, 3237
137. Petkovich, N. D.; Stein, A. Unpublished results.
138. Vu, A.; Stein, A. J. Power Sources 2014, 245, 48-58
139. Rauda, I. E.; Buonsanti, R.; Saldarriaga-Lopez, L. C.; Benjauthrit, K.; Schelhas, L. T.; Stefik, M.; Augustyn, V.; Ko, J.; Dunn, B.; Wiesner, U.; Milliron, D. J.; Tolbert, S. H. ACS Nano 2012, 6, 6386
140. Gommes, C. J.; Friedrich, H.; Wolters, M.; de Jongh, P. E.; de Jong, K. P. Chem. Mater. 2009, 21, 1311
141. Ward, E. P. W.; Yates, T. J. V.; Fernandez, J.-J.; Vaughan, D. E. W.; Midgley, P. A. J. Phys. Chem. C 2007, 111, 11501
142. Yates, T. J. V.; Thomas, J. M.; Fernandez, J.-J.; Terasaki, O.; Ryoo, R.; Midgley, P. A. Chem. Phys. Lett. 2006, 418, 540
143. Ersen, O.; Parmentier, J.; Solovyov, L. A.; Drillon, M.; Pham-Huu, C.; Werckmann, J.; Schultz, P. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16800
144. 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, 1299
145. 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, 1176
146. Bhattacharya, A.; Mahanti, S. D. J. Phys.: Condens. Matter 2001, 13, 1413
147. Ergang, N. S.; Fierke, M. A.; Wang, Z.; Smyrl, W. H.; Stein, A. J. Electrochem. Soc. 2007, 154, A1135
148. Zhang, H.; Yu, X.; Braun, P. V. Nat. Nanotechnol. 2011, 6, 277
149. Cho, Y. K.; Wartena, R.; Tobias, S. M.; Chiang, Y.-M. Adv. Funct. Mater. 2007, 17, 379