多级孔材料，是具有多个层级孔结构的材料（孔径大于50 nm为大孔,孔径介于2~50 nm为介孔，孔径小于2 nm为微孔，多级孔材料具有两个或两个级别以上的孔径结构），其具有高比表面积、高孔隙体积比、高通透性、低质量传输特性和高存储容量等特点，已经广泛应用于催化、吸附、分离、能源和生命科学等领域，与简单的多孔材料相比，它们显示出更大的优越性。
事实上，许多多级孔材料的设计灵感来自于自然界，多级孔可以提高传质、可以选择性通过、可以造成巨大差异的亲疏水环境、可以调节材料的光学性质……
合成多级孔材料的策略：
1.表面活性剂作模板法
使用两种不同分子尺寸的表面活性剂作为模板来形成分层双介孔材料是一种简单直接的策略。表面活性剂自组装分子聚集体或超分子组装体已被用作构建多孔结构的结构导向剂。通过仔细控制相分离，可以利用双表面活性剂模板合成分层孔隙结构。
Porous Mater., 2012, 41 —53
在稀释的表面活性剂水溶液中，碳氢链与水的接触减少，从而降低了系统的自由能。表面活性剂末端基团的亲水性决定了许多表面活性剂分子合作形成的聚集体的类型、大小和其他特征。表面活性剂水溶液的 CMC 与表面活性剂的化学结构、温度和/或系统中使用的共溶质有关。
用含有嵌段共聚物（KLE、SE 或 F127）和较小表面活性剂（IL、CTAB 或 P123）的溶液制备双峰介孔硅胶。 Langmuir, 2006, 22 , 2311 —2322
2.复制法
比较经典的是多孔碳材料的合成。多孔碳的一般模板复制程序包括以下步骤：先制备碳前驱体/无机模板复合材料；碳化；去除无机模板。该方法采用的不同方法可分为两类。第一类是在碳前驱体中嵌入无机模板，如二氧化硅纳米颗粒。碳化后去除模板，生成多孔碳材料，这些碳材料具有孤立的孔隙，这些孔隙最初被模板物种占据。第二种方法是将碳前驱体引入模板孔隙中。碳化和随后移除模板生成的多孔碳材料具有相互连接的孔隙结构。
Chem. Commun., 2003, 1138 —1139
Adv. Mater., 2004, 16 , 2057 —2061
3.溶胶-凝胶法
先形成胶体颗粒悬浮液（溶胶），然后得到由聚集的溶胶颗粒组成的凝胶。然后对凝胶进行热处理，得到所需的材料和形态（如粉末、纤维、薄膜和整体）。前驱体通常是金属有机化合物，如烷氧基化合物 、螯合烷氧基化合物或金属盐，如金属氯化物、硫酸盐和硝酸盐。通过烷氧基的水解或配位水分子的去质子化，金属烷氧基或金属盐发生初始羟基化反应。反应性羟基形成后，会通过缩聚过程（氧化、氧化）生成支链低聚物、聚合物、以金属氧化物为骨架的核以及反应性残余羟基和烷氧基。
Adv. Energy Mater., 2013, 3 , 281 —285
4.后处理法
通过引入二次孔隙来制备分层多孔材料的后处理方法。这种方法一般分为三类。第一类是在原始多孔材料上接枝额外的多孔材料。第二种是对原始多孔材料进行化学蚀刻或浸出，以获得额外的孔隙。第三种是通过化学或物理辅助方法（如多层沉积和喷墨打印）组装或排列多孔材料的前体（通常是纳米颗粒），以制造新的孔隙。后处理的显著优点是：(i) 可设计各种功能以满足不同要求；(ii) 可获得多种结构以设计有组织的图案和形态；(iii) 可组合各种孔隙类型以扩展所需应用。
5.乳液模板法
对乳液中的油相或水相进行调整，可形成孔径从纳米到微米不等的分层结构。 前驱体在液滴周围凝固，随后通过溶剂蒸发去除溶剂，从而制备出多孔材料。在大多数情况下，水是溶剂之一。乳状液可通过将水滴分散在油相中形成，称为 "油包水型（W/O）乳状液"，或将油滴分散在水中形成，称为 "水包油型（O/W）乳状液"。
为了制造具有亲水性表面的多孔聚合物，W/O 型乳液被广泛用于调整其多孔疏水结构 。为了增强亲水性，可官能化的共聚单体（如乙烯基苄基氯）被添加到乳液中不可官能化的单体（如苯乙烯）中。通过调整液滴的大小，可获得具有相互连接的孔隙率和连续孔径的分层多孔材料。
(a) 水包油浓缩乳液，油滴分散在连续的水相中；(b) 水包油浓缩乳液，水滴分散在连续的油相中。
Soft Matter, 2005, 1, 107 —113
6.沸石化法
7.胶体晶体模板法
与其他方法相比，胶体晶体模板法是一种独特的方法，可以制造出在较大尺寸范围内具有有序、周期性孔隙结构的材料。使用这种方法产生的孔隙率是用作硬模板的均匀胶体粒子周期性阵列的直接复制品，与使用其他模板方法相比，更容易构建分层尺寸级别。使用胶体晶体模板时，可以获得除组装胶体空隙以外的额外孔隙率。
胶体晶体模板化的基本步骤如图所示，包括胶体晶体模板的形成、前驱体渗入和模板移除。一般来说，表面模板和体积模板结构都能生成。通过表面模板生成的三维有序大孔（3DOM）结构具有相互连接的 "气球 "和支杆状网络。
8.生物模板法
Mater. Sci. Eng., C, 2006, 26 , 130 —135
具有分层多孔结构的天然材料种类繁多，由于其成本低廉和环保特性，可直接用作生物模板。在这些材料中，细菌线、回声虫骨骼板、蛋壳膜、昆虫翅膀、 花粉粒、 植物叶片、木材纤维素、蛋白质聚集体、 蜘蛛丝、 硅藻、以及其他生物均被报道。
9.聚合物模板法
含有大孔的聚合物结构可用作制造分层多孔材料的模板。大孔聚合物可作为支架，在其周围或内部发生化学反应或渗入纳米颗粒，从而引导材料的形态。去除聚合物后，材料仍保留原始模板的结构特性。
10.超临界流体法
只需使用水和二氧化碳，无需使用挥发性有机溶剂就能合成具有明确多孔结构的材料，因此具有广泛的应用前景。液滴相的去除非常简单，因为二氧化碳在减压后会恢复到气态。超临界流体既不是气体也不是液体，可以从低密度逐渐压缩到高密度。 因此，超临界流体作为化学过程中的可调溶剂和反应介质非常重要。 超临界流体技术是合成和加工具有层次结构的多孔材料的重要方法。
J. Am. Chem. Soc., 2003, 125 , 14473 —14481
参考文献：Chem. Soc. Rev., 2017, 46, 481--558
