[发明专利]一种有机/沸石杂化材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种有机/沸石杂化材料及这种材料的制备方法，涉及由这种方法制得的多种有机物类型、多种沸石类型和多种颗粒形状的有机/沸石杂化材料及相应沸石类型的无粘结剂沸石成形体，且这种有机/沸石杂化材料和无粘结剂沸石成形体均具有较好的机械强度。

背景技术

有机/无机杂化材料具有有机材料的韧性好、耐冲击、质量轻、易加工、一定的生物相容性等特性和无机材料高强度、高硬度、优良的热稳定性、抗腐蚀、优异的光学性能等优点，近年来得到了广泛的研究。有机/无机杂化材料的应用范围及其广泛，例如：可以用作结构材料、耐磨材料、光学材料、阻燃材料、电学材料、催化材料和生物材料等。其中在生物医学材料方面的应用是近些年研究的热点，例如：利用具有生物活性的陶瓷、金属和壳聚糖基材料制成的生物活性材料已经用于临床的骨组织修复以及其他生物组织细胞的修复，还有一些有机/无机杂化材料可作为酶固定和药物释放的载体。S.Muslim等(J.Nanomaterials，2010，490679)以正硅酸四乙酯为前驱物，利用溶胶-凝胶法制备了壳聚糖-二氧化硅的杂化复合膜，表征结果表明，二氧化硅粒子均匀的分散在壳聚糖基质中，并且由于二氧化硅的存在增强了壳聚糖膜的热稳定性。Lintao Jia等(Polym.Eng.Sci.，2010，50，689)利用含有不同二氧化硅浓度的PVA溶液制备出了多层PVA/二氧化硅复合材料，此种材料解决了一般的有机/无机复合材料强度和延展性不能同时提高的问题，得到了具有较高强度和延展性的复合材料，并且由于PVA的存在，这种材料有望用在生物医学材料中。另一方面、沸石具有大的比表面积，高度有序的微孔结构，较高的热及水热稳定性，传统的应用范围主要集中在离子交换、吸附分离和催化反应等领域。随着新材料领域和电子、信息等行业的不断发展，其应用范围已经跳出传统行业，在诸如新型异形分子筛吸附剂、催化剂和催化蒸馏元件、气体和液体分离膜、气体传感器、非线性光学材料、荧光材料、低介电常数材料和防腐材料等方面得到应用或具有潜在的应用前景。到目前为止，已经有研究者对在有机材料存在条件下沸石的合成进行过研究，Huanting Wang等(J.Am.Chem.Soc.2003，125，9928-9929)利用甲基纤维素水溶液的热可逆性质，可在沸石合成温度下形成一种水凝胶的网络结构从而将沸石合成液限定其中得到了粒径在70-100nm左右的纳米沸石粉末。他们将聚丙烯酰胺水凝胶(J.Mater.Chem.，2008，18，3337-3341)和壳聚糖水凝胶(Angew.Chem.Int.Ed.2008，47，8397-8399)分别引入到沸石合成凝胶中，得到了中空的方钠石和NaA这种特殊形貌的沸石粉末，并且提出一种新的沸石生长机理，即沸石有利于在有机物表面生长结晶，在有机水凝胶的网络结构中沸石的晶化先在和网络凝胶接触的位置进行，这就使得沸石的壳首先晶化，然后再慢慢向内生长，通过控制适当的合成条件，可以得到中空结构的沸石粉术。但是关于有机/沸石这种杂化材料成形体的研究还未见报道，在此我们提出这种新型的有机/沸石杂化材料，这种材料结合了上述有机生物质材料和沸石材料的优点，在生物传感器、生物荧光材料和生物医学等方面具有潜在的应用价值。