晶化有序介孔金属氧化物具有比表面积高、金属位点丰富以及纳米孔的限域效应等优点，利于减少客体物种的传质距离，为多种应用提供丰富的界面和活性位点，在基础研究和催化应用领域显示巨大潜力。然而，相比于简单组分的金属氧化物，介孔多组分金属氧化物的合成仍是挑战性难题，主要有以下原因：1）多种无机前驱物间难调控的水解和缩合速率，易导致沉淀或相分离；2）需要调节多种无机前驱物与模板剂间的相互作用，触发其有序组装；3）高晶化温度下良好孔结构难以保持等。

近日，吉林大学乔振安教授课题组通过设计一种模块化分子共组装策略，制备了一系列有序介孔钙钛矿氧化物，包括LaTiO₃，La₂Zr₂O₇以及La(Ti_xZr_1-x)O_m。在该合成策略中，金属盐与柠檬酸分子预配位形成的多金属螯合物作为无机模块；F127模板剂和酚醛树脂低聚物组装的复合胶束作为有机模块，在氢键与配位键的协同作用下，多种前驱物共组装为稳定的无机-有机介观复合物，经煅烧可获得结晶的有序介孔钙钛矿氧化物/C复合材料和介孔钙钛矿氧化物。多金属预配位以及酚醛树脂低聚物共组装两个关键过程避免了相分离，促进有序组装，减缓孔道塌陷。该方法实现了钙钛矿氧化物孔结构、孔壁组分和表面位点的调控。

所制备的有序介孔LaTiO₃/C中LaTiO₃与碳组分完美融合形成有序排列的孔壁；而有序介孔La₂Zr₂O₇/C则展现为La₂Zr₂O₇纳米簇嵌于有序介孔碳的介观结构。

针对有序介孔钙钛矿氧化物的不同介观结构，作者进一步对合成过程进行表征，并提出一种能量平衡理论，揭示了无机模块与有机模块前驱物间的相互作用关系以及钙钛矿氧化物介观结构的决定因素。其中，当前驱物的无机模块与有机模块间结合能大于无机模块的自聚能，呈现为组分均匀的有序介观结构；当无机模块的自聚能大于无机模块与有机模块的结合能，则为纳米簇嵌于有序介孔孔道的结构；若无机模块的自聚能远大于无机模块与有机模块的结合能，纳米颗粒与有序介孔基底的复合结构将呈现。

进一步在空气中煅烧得到系列介孔钙钛矿氧化物，包括局部有序的介孔LaTiO₃，蠕虫状孔结构的La₂Zr₂O₇和La(Ti_xZr_1-x)O_m。它们均具有高表面积（104-155 m² g^-1）和均匀的孔径（~6.1 nm）。介孔La₂Zr₂O₇催化剂对5-羟甲基糠醛展现出优异的加氢活性，包括94%的转化率和99%的选择性。密度泛函理论计算和实验结果对加氢催化机制进行了探究，催化剂的高孔隙率、良好的表面酸碱特性和活化的Zr金属位点促进了底物的吸附作用，有效降低了催化反应能垒。

该工作所提出的模块化共组装策略以及组装过程的能量平衡原则为未来有序介孔多组分材料的开发提供了新思路。