[发明专利]磺酸功能化聚合物‑苯环杂化氧化硅复合纳米球及制备

权利要求书

1.磺酸功能化聚合物-苯环杂化氧化硅复合纳米球，其特征在于：

所述复合纳米球是由磺酸聚苯乙烯和苯环杂化氧化硅组成，所述磺酸聚苯乙烯：苯环杂化氧化硅组成质量比例为(5-50):(50-95)；

所述复合纳米球具有空心球结构、双层球结构或核壳结构；

具体制备方法为：在碱性溶液中，向含有内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球体系中加入有机硅烷前驱体，经过搅拌合成、晶化后过滤并干燥得到聚苯乙烯-苯环杂化氧化硅蛋黄-蛋壳型纳米复合材料；

将得到的聚苯乙烯-苯环杂化氧化硅蛋黄-蛋壳型纳米复合材料与磺化试剂反应，经过滤，干燥最终得到具有中空结构的磺酸聚苯乙烯-苯环杂化氧化硅复合纳米球形材料；

所述碱性溶液为浓氨水或氢氧化钠水溶液中的一种，pH＝8-12；

所述有机硅烷前驱体为1,4-bis-(trimethoxysilyl)benzene(BTEB)，所述内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在0.5-10之间；

将制备获取的纳米复合材料进行磺化反应，在材料中产生磺酸基团，磺化过程中纳米复合材料与磺化试剂的质量比为1-50，磺化温度为0-100℃；磺化时间为0.2-12h；

溶液pH值至9-12之间，合成过程中温度为30℃-100℃，搅拌时间2-12h，晶化温度为80℃-120℃；

当内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在0.5-10之间，晶化时间为0的条件下，获得空心球结构；

当内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在5-10之间，晶化时间为36h的条件下，获得双层球结构；

当内核为聚苯乙烯球、外壳为氧化硅的纳米球与有机硅烷前驱体的质量比在0.5-4之间，晶化时间为36h的条件下，获得核壳结构。

2.根据权利要求1所述的纳米球，其特征在于：

空心球结构的壳由磺酸聚苯乙烯和苯环杂化氧化硅复合而成；粒径250-500nm，壁厚20-80nm；

双层球结构是由磺酸聚苯乙烯和苯环杂化氧化硅复合而成的内壳、以及由苯环杂化氧化硅组成的外壳，内壳为空心球结构，内壳与外壳间留有空隙；粒径250-500nm；内壳壁厚20-80nm，内壳粒径250-400nm，外壳壁厚20-80nm；

核壳结构是以磺酸聚苯乙烯为内核，以磺酸聚苯乙烯和苯环杂化氧化硅复合材料为内壳，以及由苯环杂化氧化硅组成的外壳，内核与内壳间留有空隙，内壳与外壳间留有空隙；粒径250-500nm；内壳壁厚20-80nm、外壳壁厚20-80nm，内壳粒径80-200nm。

3.根据权利要求1或2所述的纳米球，其特征在于：

所述复合纳米球的酸量在0.5-3.0mmol/g H⁺之间，比表面积在100-500m²/g，孔容0.20-0.45cm³/g。