[发明专利]一种多孔有机无机复合材料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种多孔有机无机复合材料及其制备方法，属于材料制备技术领域。

背景技术

多孔材料如沸石、分子筛、活性炭、高岭土等在吸附分离、催化、药物释放、传感器等领域被广泛的应用，并因其独特的物理化学性质，如密度较小、比表面积大以及较大的内部空间等受到越来越多的关注。

近年来在有序介孔材料制备的不断探索中，研究者们发现了囊泡结构的材料。囊泡材料不仅孔径较大且具有较大的孔容，在吸附分离、催化剂载体、药物缓释、颜料微反应器等方面有广阔的应用前景。

对这些介孔材料进行改性，如在孔道接枝有机化合物可以改变材料的生物相容性、亲疏水性、粘附性、摩擦性能等，这种改性在许多领域都得到了广泛的应用，如印刷、食品包装、微电子、生物医学领域和航天航空领域。

Zhang W H等(Zhang W H，Shi J L，Wang L Z，Yan D S.The post-preparation of mesoporous Zr-MCM-41 via grafting reaction.Mater.Lett.2000，46，35-38)报道了在二氧化硅上接枝二氯二茂锆化合物作为烯烃聚合催化剂的技术方案。Soga等(Soga K，Kim H J，Shiono T.Polymerization of Propene with Highly Isospecific SiO₂-supported Zirconocene Catalysts Activated with Common Alkylaluminiums.Macromo.Chem.Phys.1994，195，3347-3360)报道了在硅胶上接枝二氯二茚基锆化合物的技术方案。Shen等(Shen B J，Ren S Y，Guo Q X.Covalent Grafting of Zirconocene Dichloride Moiety on MCM-41.Journal of Molecular Catalysis，2004，18，93-97)报道了在分子筛MCM-41的孔道内通过连续多步的方法接枝二氯二茂锆金属有机配合物的技术方案。这些报道均是在无机材料外表面或内表面接枝金属有机配合物，从而形成有机无机复合材料用于烯烃聚合的多相催化剂，但接枝率低，过程繁琐，反应条件苛刻，成本高。Feldmann等(Anke Feldmann，Ute Clauβnitzer，Matthias Otto.Optimization of capillary coating by hydroxyethyl methacrylate for capillary zone electrophoresis of proteins.Journal of Chromatography B，2004，803，149-157)报道了在石英毛细管中接枝官能有机大分子的技术方案，但是，毛细管的尺寸大，其应用范围有限。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明的目的在于提供一种新型多孔有机无机复合材料的制备方法，其是在纳米尺寸的多孔硅基囊泡材料孔道内原位接枝官能有机分子的方法，具有操作方便，反应简捷，接枝率高的特点。

本发明还提供了一种利用上述方法制备得到的新型多孔有机无机复合材料。

为达到上述目的，本发明首先提供了一种多孔有机无机复合材料的制备方法，其包括以下步骤：

(1)、官能有机化合物的合成：

使式1所示的化合物与式2所示的化合物按照1∶1-2∶1的摩尔比反应生成式3所示的化合物，反应在以三乙胺提供碱性环境的二氯甲烷溶剂中(即添加有三乙胺的二氯甲烷溶剂中)进行，所述三乙胺的用量与式2所示的化合物相同；然后再使式3所示的化合物与式4所示的化合物(三乙氧基硅烷)按照1∶1-1∶3的摩尔比在含有Pt的催化剂的作用下反应，生成式5所示的官能有机化合物；

(2)、官能有机化合物在囊泡材料孔道内的接枝：

使式5所示的官能有机化合物与多孔硅基囊泡材料按照1∶1-1∶5的摩尔比反应，得到式7所示的有机无机复合材料，其中，式6为多孔硅基囊泡材料的结构示意式；

(3)、提纯干燥：将步骤(2)得到的有机无机复合材料进行过滤，用洗涤溶剂进行洗涤，真空干燥，得到多孔有机无机复合材料。

在本发明提供的上述制备方法中，优选地，式5所示的官能有机化合物与多孔硅基囊泡材料的反应的温度控制在25-150℃，反应时间控制在2-20小时。