Ngay từ khi mới phát hiện (năm 1992, hãng Mobil oil), vật liệu mao quản trung bình MCM-41 được biết đến là loại vật liệu có mao quản đồng
đều, kích thước mao quản lớn (20-100A0 ), diện tích bề mặt riêng lớn (>1000
m2/g), và được đánh giá là vật liệu đầy triển vọng trong lĩnh vực xúc tác, hấp
phụ và cơng nghệ nano. Nhưng những vật liệu này có 2 nhược điểm cơ bản là: độ bền nhiệt và thủy nhiệt thấp, bề mặt thành mao quản là vơ định hình do vậy độ axit thấp nên khơng phù hợp cho hoạt động xúc tác.
Tuy nhiên, hoạt tính xúc tác được nâng lên bằng cách biến tính khung silicdioxit bằng các nguyên tố khác (thường là các kim loại hoặc oxit kim loại). Có thể có nhiều cách khác nhau để đạt được mục đích này, phương pháp đầu tiên là có thể thêm trực tiếp một tiền chất của nguyên tố khác vào dung dịch phản ứng ban đầu. Ở đây, nguyên tố biến tính sẽ được kết hợp vào cấu trúc của vật liệu.
Cách thứ hai, q trình biến tính có thể thực hiện sau khi vật liệu mong muốn đã được tổng hợp. Landmesser và các cộng sự đã khảo sát nhóm hydroxyl của MCM-41 và MCM-48, họ tìm thấy 26-30% nguyên tử silic được liên kết với nhóm hydroxyl. Đây là những trung tâm có ái lực lớn, chúng là nơi liên kết của các tiền chất nguyên tố khác lên bề mặt vật liệu, kết quả là hình thành một đơn lớp các trung tâm hoạt động.
Phương thức thứ ba là lắng kết các kim loại hoặc oxit kim loại lên trên cấu trúc vật liệu bằng phương pháp tẩm lên bề mặt vật liệu nguyên tố kim loại (hoặc oxit kim loại) ở dạng mới sinh (từ sự phân huỷ một hợp chất nào đó của kim loại, chẳng hạn như phức chất của nó). Q trình tổng hợp vật liệu xốp có mang nhóm chức cũng đã được dẫn ra trong nhiều tài liệu khác nhau.
Để khắc phục nhược điểm này nhiều hướng nghiên cứu đã được triển khai, trong đó hướng nghiên cứu có tiềm năng và triển vọng là tinh thể hóa
thành mao quản bằng các mầm vi tinh thể zeolit X, Y, ZSM-5, mordenit,… Hầu hết các nghiên cứu biến tính vật liệu M41S đều thực hiện với nhơm. Những vật liệu này có tính axit, và tính chất các trung tâm axit của Al- MCM-41 cũng đã được đề cập. Nói chung người ta thừa nhận rằng các tứ diện nhôm tham gia vào thành của cấu trúc, trong khi đó các bát diện nhơm được xem như là phần khung bổ sung của vật liệu.
Việc biến tính MCM-41 bởi Al đã tạo ra được vật liệu có nhiều ứng dụng hơn.
* Ứng dụng của vật liệu Al-MCM-41 - Xúc tác cracking
Corma đã thực hiện phản ứng cracking n-hexan trên các xúc tác Al- MCM-41, aluminosilicat vơ định hình và zeolit USY (zeolit Y). Kết quả cho thấy USY có hoạt tính gấp 140 lần Al-MCM-41. Điều này có thể giải thích vì số trung tâm axit Bronsted ở trong zeolit nhiều hơn so với Al-MCM-41. Tuy nhiên Al-MCM-41 lại có hoạt tính cao hơn nhiều so với aluminosilicat vơ định hình và tương đương với zeolit USY trong quá trình cracking các phân tử dầu phân đoạn nặng. Độ chọn lọc của Al-MCM-41 trong cracking phân đoạn nặng thu được nhiều nhiên liệu lỏng hơn, ít khí và cốc hơn so với aluminoslilicat vơ định hình. Với zeolit USY, thì cracking thu được chủ yếu là diesel, ít xăng và nhiều cốc hơn. Do đó dễ dàng thấy được đối với các phân tử lớn thì dùng xúc tác Al-MCM-41 là có lợi hơn cả.
Sau khi cracking, xúc tác phải được tái sinh và loại xúc tác mới có một giới hạn đáng quan tâm. Đối với các quá trình ứng dụng, độ bền nhiệt của xúc tác là hết sức quan trọng. Trong xúc tác tầng sôi, xúc tác phải qua một quá trình tái sinh để loại cốc. Quá trình này được tiến hành ở nhiệt độ khoảng
800°C và có mặt hơi nước. Dưới điều kiện này Al-MCM-41 khơng bền. Độ
giảm xuống.