[发明专利]一种有机/无机杂化颗粒的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于多孔杂化材料领域，涉及一种有机/无机杂化颗粒的制备方法。

背景技术

付-克烷基化反应近年在高分子材料制备中得到广泛应用，主要被用于合成超微孔材料。在无水三氯化铁或三氯化铝的催化下，卤化苄、苄醇及其衍生物可以在分子内发生付-克烷基化反应从而实现超交联聚合物的制备，同时，含苯环或稠环的小分子也可以在外部交联剂(如：甲缩醛)作用下，通过“外编织”法依托付-克烷基化反应合成超交联聚合物。所制得的超交联聚合物刚性分子链网络间隙即为超微孔，这种孔隙使得该类材料具有极高的比表面积，可以达到2000-5000m²/g。小的孔道(<2nm)、高的比表面积使得超微孔材料在气体存储、有机物吸附、油水分离、电池材料等方面表现出优异的使用性能。

“外编织”法由于对原料选择性低，因此被广泛关注。目前，诸多芳香族小分子被用作单体通过“外编织”法合成超交联聚合物，包括苯、呋喃、噻吩、吡啶及其衍生物等，但尚未见到利用苯基硅烷偶联剂为原料，通过“外编织”法制备有机/无机杂化材料的报道。

发明内容

要解决的技术问题

为了避免现有技术的不足之处，本发明提出一种有机/无机杂化颗粒的制备方法，以甲缩醛为外部交联剂，苯基硅烷偶联剂为单体，通过付-克烷基化反应促使单体中的苯环发生超交联聚合，在发生付-克烷基化反应的同时，体系中产生的酸性气体会催化硅烷偶联剂中的硅氧键发生水解反应，因此，通过一步法即可制备得到有机/无机杂化颗粒。该方法简单快捷，杂化颗粒含有较丰富的孔道，使其在吸附分离、催化剂负载、药物控制释放、免疫检测等领域有潜在的应用前景。

技术方案

一种有机/无机杂化颗粒的制备方法，其特征在于步骤如下：

步骤1：将苯基硅氧烷和溶剂I，加入到三口瓶内；其中苯基硅氧烷的质量浓度为2～4％；所述溶剂I是正庚烷、1,2-二氯乙烷、正己烷、环己烷或液体石蜡；

步骤2：开启搅拌，向其中加入溶有无水三氯化铝的溶剂I；其中无水三氯化铝与苯基硅氧烷质量比为1：0.5～1，无水三氯化铝的质量浓度为15～30％；所述溶剂II是甲醇或乙醇；

步骤3：将体系在温度为80～85℃持续反应6～12h，冷却至室温后，离心分离得到粉末状固体；

步骤4：将得到的粉末状固体装入纱布袋，采用溶剂II对其进行索氏提取，提取12～24h后，经真空干燥即得有机/无机杂化颗粒。

所述苯基硅氧烷是三甲氧基苯基硅烷、苯基三乙氧基硅烷、三苯基乙氧基硅烷、二甲氧基二苯基硅烷、二苯基二乙氧基硅烷、甲基苯基二甲氧基硅烷、二乙氧基甲基苯基硅烷、叔丁基甲氧苯基溴硅烷、二甲氧基二对甲苯基硅烷、(4-氯苯基)三乙氧基硅烷、甲氧二甲基(对甲苯基)硅烷或4-(氯甲基)苯基三甲氧基硅烷。

有益效果

本发明提出的一种有机/无机杂化颗粒的制备方法，所制备的杂化颗粒为有机硅杂化颗粒，粒径尺度在100-300nm之间，表现为多孔结构。本发明以甲缩醛为外部交联剂，创新性的选用苯基硅烷偶联剂为聚合单体，基于付-克烷基化反应使单体中苯环间发生超交联反应，与此同时，反应过程中产生的酸性气体会催化硅烷偶联剂中的硅氧键发生水解，因此，通过一步法制备得到了有机/无机杂化颗粒。该方法超交联与水解反应同步进行，无需加入其它致孔剂即可得到具有较高比表面积的多孔有机硅杂化颗粒，方法简单快捷，制备的杂化颗粒所含的多孔结构使其在吸附分离、催化剂负载、药物控制释放、免疫检测等领域有广阔的应用前景。

附图说明

图1是有机/无机杂化颗粒的SEM照片，原料为:二甲氧基二苯基硅烷(A)；三甲氧基苯基硅烷(B)

图2是有机/无机杂化颗粒的BET曲线(A)和孔径分布曲线(B)，原料为二甲氧基二苯基硅烷

具体实施方式

现结合实施例、附图对本发明作进一步描述：

实施例1：有机/无机杂化颗粒的制备

称取2g三甲氧基苯基硅烷和98g正庚烷，加入到三口瓶内；开启搅拌，向其中加入溶有无水三氯化铝的正庚烷，其中无水三氯化铝为3.3g，正庚烷为16.5g；将体系温度设定为80℃，保温持续反应8h，冷却至室温后，离心分离得到粉末状固体；将得到的粉末状固体装入纱布袋，采用乙醇对其进行索氏提取，提取24h后，经真空干燥即得有机/无机杂化颗粒。

实施例2：有机/无机杂化颗粒的制备