[发明专利]一种多孔聚合物空心微囊及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明属于新材料技术领域，涉及多孔聚合物空心微囊及其制备方法和应用。

背景技术

多孔聚合物材料可以广泛应用作催化剂载体、药物释放载体、储气材料和离子吸附剂。目前为止，纳米颗粒或纳米球是唯一报道的多孔有机聚合物的微观形态。在多种不同的颗粒几何形态中，空心微囊受到了很大的关注。这是由于其可以对于特定结构化学物质进行控制释放或者作为隔离金属纳米颗粒催化剂免受熟化或中毒的高反应活性的纳米反应器。在此观点下，多孔聚合物空心微囊的制备可能提供一种同时具有空心和多孔性能的纳米囊泡的实例。多孔聚合物空心微囊即可以用于储存物质，又可以通过特定的设计作为在反应过程中负载或释放物质的系统。相较于其它的无机微囊，多孔聚合物空心微囊对酸碱有更好得稳定性，并且对有机物质有更好得相容性，因此，多孔聚合物空心微囊在药物释放载体、纳米反应器和污水处理中有明显的优势。

发明内容

本发明的任务是提供一种多孔聚合物空心微囊，本发明还提供了这种多孔聚合物空心微囊的制备方法及应用。

实现本发明的技术方案是：

本发明提供的多孔聚合物空心微囊是按以下方法制备得到的产物：

步骤一：将纳米二氧化硅颗粒加入无水乙醇中，超声分散，并加入氨水，纳米二氧化硅分散于无水乙醇后的浓度为0.08～0.16gmL^-1，氨水与无水乙醇的体积比为1∶5～1∶20，然后加入硅烷偶联剂3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷得到混合液，搅拌12～36小时进行纳米二氧化硅颗粒表面改性，硅烷偶联剂与纳米二氧化硅颗粒的用量比为2∶100～10∶100，将混合液离心，倒掉上层清液，使用无水乙醇或甲醇洗涤3～5次，得到表面改性的纳米二氧化硅颗粒；

步骤二：将表面改性的纳米二氧化硅颗粒超声分散于无水乙醇，纳米二氧化硅分散于无水乙醇后的浓度为0.08～0.16g mL^-1，随后加入十二烷基苯磺酸钠、碳酸氢钠和水，无水乙醇与水的体积比例为1∶0.8～1∶1.4，碳酸氢钠的浓度为2～2.8g L^-1，十二烷基苯磺酸钠的浓度为0.28～0.36g L^-1，超声搅拌30～90分钟，再加入单体苯乙烯和共聚单体二乙烯基苯得到混合液，在40～60℃下搅拌30～90分钟，单体苯乙烯与共聚单体二乙烯基苯的用量比为100∶20～100∶0.1，升温至70～90℃，加入引发剂搅拌1～5小时，引发剂可以是过硫酸钾、过硫酸钠或过硫酸铵，引发剂与苯乙烯的用量比为0.5∶100～5∶100，将混合液离心，倒掉上层清液，使用无水乙醇或甲醇洗涤1～2次，干燥得到聚(苯乙烯-二乙烯基苯)包覆纳米二氧化硅的核壳颗粒；

步骤三：常温下，将聚(苯乙烯-二乙烯基苯)包覆纳米二氧化硅的核壳颗粒、交联剂和有机溶剂搅拌1～5小时，交联剂可以是氯甲基甲醚或二甲氧基甲烷，有机溶剂可以是1，2-二氯乙烷或硝基苯，聚(苯乙烯-二乙烯基苯)包覆纳米二氧化硅的核壳颗粒溶于有机溶剂后的浓度为0.1～30mol L^-1，交联剂与芳香族化合物的摩尔比为0.1∶1～20∶1，磁力搅拌0.1～2小时，然后加入作为催化剂的路易斯酸，路易斯酸可以是无水SnCl₄、无水FeCl₃或无水AlCl₃，催化剂路易斯酸与交联剂的摩尔比为0.1∶1～10∶1，保持磁力搅拌，升温至30℃～60℃，在该温度下反应2～12小时后再升温至70℃～120℃，在该温度下反应10～72小时，获得极粘稠固液混合物，过滤该极粘稠固液混合物，获得褐色固体，用乙醚、甲醇洗涤该固体1～5次除去残留交联剂、溶剂和催化剂，再用甲醇抽提12～36小时以除去剩余的催化剂路易斯酸，使用氢氟酸除去纳米二氧化硅颗粒，干燥得到黄褐色或紫色的多孔聚合物空心微囊。

本发明提供的多孔聚合物空心微囊的制备方法，包括以下步骤：

步骤(1)将纳米二氧化硅颗粒加入无水乙醇中，超声分散，并加入氨水，纳米二氧化硅分散于无水乙醇后的浓度为0.08～0.16gmL^-1，氨水与无水乙醇的体积比为1∶5～1∶20，然后加入硅烷偶联剂3-(甲基丙烯酰氧)丙基三甲氧基硅烷得到混合液，搅拌12～36小时进行纳米二氧化硅颗粒表面改性，硅烷偶联剂与纳米二氧化硅颗粒的用量比为2∶100～10∶100，将混合液离心，倒掉上层清液，使用无水乙醇或甲醇洗涤3～5次，得到表面改性的纳米二氧化硅颗粒；