一种无机硅材料分级孔结构互锁微囊的制备方法

摘要

本发明为一种无机硅材料分级孔结构互锁微囊的制备方法，该方法包括：(1)交联聚苯乙烯胶体晶模板的制备；(2)交联聚苯乙烯胶体晶模板的表面功能化；(3)CLPS@SiO₂核壳复合材料的制备；(4)去除CLPS@SiO₂核壳复合材料中的交联聚苯乙烯。本发明与聚合物基分级孔结构互锁微囊相比，其优势在于制备工艺流程简单，反应条件温和，无需进行后续交联致孔技术，并且所得产物具有较好的热稳定性以及优异的生物相容性，使其在高温负载催化及生物负载催化领域有着巨大的潜在应用价值。

主权项

一种无机硅材料分级孔结构互锁微囊的制备方法，其特征为该方法包括以下步骤：1）交联聚苯乙烯胶体晶模板的制备，根据不同粒径采取以下方法之一：方法一：平均粒径范围在80‑400nm的交联聚苯乙烯胶体晶模板的制备采用乳液聚合法合成：在反应器中依次加入水、NaHCO₃、十二烷基磺酸钠（SDS），水浴加热至70^oC，通入氩气，机械搅拌，而后向反应体系中加入单体，然后将引发剂过硫酸钾溶液滴加到前面的反应器中，1h滴完，搅拌下70^oC恒温反应12‑15h，将所得乳液移出静置，溶剂在室温下自然挥发尽，得到粒径在80‑400nm范围内的交联聚苯乙烯胶体晶模板备用；所述的单体为苯乙烯和二乙烯基苯的混合物；其物料配比为体积比为水：苯乙烯：二乙烯基苯：过硫酸钾溶液=120：20：1‑5：30；120mL水中加入0.01‑0.5gSDS和0.1gNaHCO₃；过硫酸钾溶液的浓度为30mL蒸馏水溶有0.03‑1.5g引发剂过硫酸钾；方法二：平均粒径范围在400‑800nm的交联聚苯乙烯胶体晶模板的制备采用无皂乳液聚合法合成：在反应器中加入水，通入氩气，升温至70^oC，搅拌10‑60min，将单体加入体系，待反应体系温度达到70^oC后，将过硫酸钾溶液滴加至反应体系，搅拌下反应25‑32h后，停止反应，将所得乳液移出静置，溶剂室温下自然挥发尽，得到平均粒径在400‑800nm范围内的交联聚苯乙烯胶体晶模板备用；所述的单体为苯乙烯和二乙烯基苯的混合物；其物料配比为体积比为水：苯乙烯：二乙烯基苯：过硫酸钾水溶液=80：10：0.5‑2.5：10；过硫酸钾溶液的浓度为10mL的水中溶有0.001‑0.5g过硫酸钾；方法三：平均粒径范围在800‑1000nm的交联聚苯乙烯胶体晶模板的制备采用分散聚合法合成：在反应器内加入聚乙烯吡咯烷酮，无水乙醇和水，搅拌下向反应体系中通入氩气，随后置于75^oC的水浴中待用；另在容器中加入苯乙烯、二乙烯基苯和偶氮二异丁腈震荡溶解后，加入到待用的混合液中，保持机械搅拌和氩气保护状态，反应15h后，将所得乳液移出静置，溶剂室温下挥发尽得到平均粒径在800‑1000nm范围内的交联聚苯乙烯胶体晶模板备用；其物料配比为体积比为无水乙醇：水：苯乙烯：二乙烯基苯=95：10：20：1‑5；每20mL的苯乙烯溶有0.01‑0.5g的偶氮二异丁腈；95mL无水乙醇溶有1‑4g聚乙烯吡咯烷酮；2）交联聚苯乙烯胶体晶模板的表面功能化将干燥的步骤（1）中得到的交联聚苯乙烯胶体晶模板浸没于浓硫酸中，40^oC‑80^oC恒温反应5‑48h，反应结束后，弃去液体，水洗至上清液的pH值不变后，将所得产物冷冻干燥，得到表面带有磺酸基团的交联聚苯乙烯胶体晶模板；3）CLPS@SiO₂核壳复合材料的制备将干燥的步骤（2）中得到的表面带有磺酸基团的交联聚苯乙烯胶体晶模板浸没于正硅酸乙酯（TEOS）中，室温浸泡5h后，取出过量的TEOS后向反应体系中依次加入无水乙醇和水，室温反应24h后，将所得固体材料用无水乙醇洗涤后，置于60‑70^oC体系中干燥；其物料配比为体积比为正硅酸乙酯：无水乙醇：水=1：0.5‑2.5：0.5‑2.5；4）去除CLPS@SiO₂核壳复合材料中的交联聚苯乙烯将干燥的步骤（3）中得到的CLPS@SiO₂核壳复合材料经程序升温控制，在通空气的条件下，升温至300^oC恒温4h，再以相同的速度升温至550‑600^oC恒温5h，冷却后即可制得二氧化硅分级孔结构互锁微囊。