[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

说明书

技术领域

本发明涉及磺酸功能化的有机-无机杂化纳米材料，具体地说是具有中空结构的磺酸功能化聚合物-苯环杂化氧化硅复合纳米球及制备方法。

背景技术

催化剂在工业化生产中起着加速反应进行和提高产率的重要作用,其中酸催化剂在催化领域中得到了广泛的应用。随着环保意识的增强,以及“绿色化学”的提出,越来越多的科研工作者致力于开发效益兼顾环境、促使化学工业可持续发展的新型酸性催化剂。传统工业中常用的酸催化剂为液体酸催化剂例如:浓H₂SO₄、H₃PO₄等。作为传统酸催化剂,浓H₂SO₄具有价格便宜,催化效果好,适用范围广的特点,然而,这类酸催化剂与反应物及产物分离困难,难以回收利用,产品要经中和、水洗等多重工序,而且反应产生的废液会严重腐蚀设备,这与当前倡导的“绿色化学”大潮流相悖。相比而言,固体酸催化剂能更好地解决这些问题。具有广泛的工业应用的前景，是一种环境友好型的新型催化剂。到目前为止人们已经开发出了种类繁多的固体酸催化剂，如分子筛类固体酸催化剂，强酸性离子交换树脂型固体酸催化剂，杂多酸类固体酸催化剂以及其他类型的固体酸催化剂。其中常用的强酸性离子交换树脂型固体酸催化剂为磺化树脂例如磺化聚苯乙烯。离子交换树脂型固体酸催化剂虽然酸量高但是其比表面积较低而且大部分的活性中性被包埋在聚合物中，反应物很难扩散到这些活性中心，致使离子交换树脂型固体酸催化剂在酸催化反应中的活性并不是高，同时其热稳定性不高也在一定程度上也限制了其应用。为了克服离子交换树脂型固体酸催化剂的不足，借助多孔氧化硅材料高的比表面积以及热稳定性和机械稳定性高的优势，将氧化硅与磺化聚苯乙烯相复合，制备磺酸功能化聚合物-有机氧化硅复合纳米材料具有重要的意义。(Chemical Reviews,1995年，第95卷，第559-614页；Chemical Reviews,1998年,第98卷,第171-198页；Chemical Reviews，2007年,第107卷,第5366-5410页；Journal of Materials Chemisry,2002年,第12卷,第1664-1670页；Journal of Catalysis，2010年，第271卷，第52-58页；Applied Catalysis B:Environmental2013年，第193-201页；Chemical Reviews,2009年,第109卷,第515–529页；Journal of Molecular Catalysis A:Chemical，2008年，第279卷，第63-68页；Green Chemistry,2010年，第95卷，第1383-1391页；Green Chemistry,2010年，第12卷，第1981-1989页；Chemical Coumunications，2009年，第4708-4710页；Acs Ctalysis,2011年，第1卷，第674-681页；Jounal of American Chemical Society,2005年，第127卷，第1924-1932页；Chemistry of Materials,2009年，第21年，第3848-3852页；Angewandte Chemie International Edition,2008年，第47卷，第5806-5811页；Advanced Materials,2009年，第21卷，第3804-3807页；Angewandte Chemie International Edition，2010年，第49卷，第4981-4985页；Jounal of American Chemical Society,2009年，第131页，第2774-2775页；Angewandte Chemie International Edition,2006年，第45卷，第3216-3251页；Jounal of American Chemical Society,2005年，第127卷，第1924-1932页；Angewandte Chemie International Edition,2005年，第44卷，第6727-6730页Chemistry of Materials,2010年，第22年，第1309-1317页)。因此，在本发明中我们提供了一种制备具有中空结构的磺酸功能化聚合物-苯环杂化氧化硅复合纳米球的方法。

发明内容