近年来，介孔材料因其独特的物理化学性质和广泛的应用前景，在学术界和工业界都受到了极大的关注。这类材料具有有序的纳米级孔道结构，能够提供大的比表面积和可控的孔径尺寸，使其在催化、能量储存与转换、传感等领域展现出巨大的潜力。特别是介孔金属氧化物，它们作为这个领域的重要分支，正不断吸引着科学家们深入探索。
然而，介孔金属氧化物的合成并非一帆风顺。早期的研究遇到了两个主要挑战：一是过渡金属氧化物前驱体过快的水解速率导致了难以控制的组装过程；二是传统组装体系对于合成条件的苛刻要求限制了材料组分和结构的多样性。面对这些难题，复旦大学邓勇辉教授领导的团队另辟蹊径，提出了创新性的解决方案。
为解决第一个问题，即过渡金属氧化物前驱体快速水解的问题，该团队引入了杂多酸作为新的前驱体。杂多酸以其亚纳米级的小尺寸和明确的物理化学特性，成功规避了常规前驱体水解不易控制的问题。通过两亲性嵌段共聚物与杂多酸之间的静电相互作用，他们实现了对组装过程的精细调控，从而获得了如交叉纳米线阵列等新颖结构。尽管这种方法在一定程度上解决了水解控制的问题，但其适用范围仍然受限于杂多酸前驱体的种类，无法实现更广泛的材料组成和结构调控。
针对第二个问题，即传统组装体系对合成条件的高度依赖，邓勇辉团队设计了一种基于二元溶剂系统的全新组装方法。在这个系统中，配对的双组分溶剂分子不仅充当非质子型多酸助溶的“表面活性剂”，还起到了促进多金属氧酸盐团簇和模板剂聚合物分子共组装的“信使”作用。重要的是，这种新方法不依赖于前驱体和聚合物模板之间的直接相互作用，因此极大地扩展了其适用范围，适用于几乎所有亲水性亚纳米单元的组装。这使得研究人员可以在不改变基本组装原理的情况下，通过简单地调整溶剂成分或添加客体分子来精细调控介孔金属氧化物的孔壁微环境，例如进行杂原子掺杂、构建异质结构或负载贵金属等。
这种创新的二元溶剂组装法对纳米多孔材料的设计具有重要的指导意义。它不仅提供了更高的普适性和灵活性，而且使得制备复杂组分的介孔金属氧化物成为可能。例如，研究团队利用这一方法合成了氮掺杂的介孔氧化钨，并证明其作为一种气体传感器的核心敏感材料，表现出优异的丙酮传感性能。这一成果有望推动高端气体传感器的发展，应用于疾病无创筛查等领域。此外，其他类型的杂原子掺杂或碱金属离子嵌层的介孔金属氧化物也有望在工业催化和储能领域发挥重要作用。
