一种纳米复合材料及其制备方法

摘要

本发明公开了一种具有高CO₂吸附特性的有机‑无机纳米复合材料介孔纳米硅‑聚（p‑乙烯苄基）‑三甲基四氟硼酸铵（P[VBTMA][BF₄]），所述的纳米复合材料为季铵盐聚离子液体包裹的介孔纳米硅；通过牺牲引发剂法用核磁共振（NMR）谱图计算所得壳层接枝聚合物的分子量M_n,NMR为4740~13684。本发明中公开的纳米复合材料可在一定条件下作为一种性能优越的CO₂吸附剂；且制备这种纳米复合材料的方法操作简便，反应条件温和，使用这种方法使得产物的结构明确易于调控。

主权项

一种纳米复合材料，其特征在于，所述的纳米复合材料为季铵盐聚离子液体包裹的介孔纳米硅，所述季铵盐聚离子液体为聚(p‑乙烯苄基)‑三甲基四氟硼酸铵，所述纳米复合材料的化学结构式如下：其中，A代表介孔纳米硅球，n为聚(p‑乙烯苄基)‑三甲基四氟硼酸铵P[VBTMA][BF₄]的聚合度，n＝17～51，M_n,NMR为4740～13684；所述纳米复合材料由包括以下步骤的方法制备获得：1)制备介孔纳米二氧化硅原子转移自由基表面引发剂SiO₂‑Br：a)制备硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅：将介孔纳米二氧化硅分散于甲苯中，然后在真空条件并在惰性气体保护下加入3‑氨基丙基三乙氧基硅烷反应，即获得硅烷偶联剂改性的纳米二氧化硅；b)制备溴引发剂功能化的SiO₂：将a)中的硅烷偶联剂改性纳米二氧化硅和甲苯加入到反应器中，在无氧条件下，先加入三乙胺，再加入2‑溴异丁酰溴反应，即获得溴引发剂功能化的SiO₂，即介孔纳米二氧化硅原子转移自由基表面引发剂SiO₂‑Br；所述的介孔纳米二氧化硅的比表面积为336m²g^‑1；2)制备牺牲引发剂2‑(三甲基甲硅烷基)乙基‑2‑溴‑2‑甲基丙酸酯：将2‑(三甲基甲硅烷基)乙醇，无水二氯甲烷，以及三乙胺加入到反应容器中，然后加入2‑溴异丁酰溴进行反应即得含三甲基甲硅基TMS标签的牺牲引发剂2‑(三甲基甲硅烷基)乙基‑2‑溴‑2‑甲基丙酸酯；3)制备离子液体单体：将(p‑乙烯苄基)‑三甲基氯化铵加入到反应容器中，再加入氟硼酸钠和乙腈进行反应即获得离子液体单体(p‑乙烯苄基)‑三甲基四氟硼酸铵；4)制备介孔纳米硅‑聚(p‑乙烯苄基)‑三甲基四氟硼酸铵纳米复合材料：将步骤1)中所述表面引发剂SiO₂‑Br用N，N‑二甲基甲酰胺溶解获得组分A；在惰性气体保护下，将步骤3)中所述离子液体单体(p‑乙烯苄基)‑三甲基四氟硼酸铵和氯化亚铜混合，并溶解于1,1,4,7,7‑五甲基二亚乙基三胺中获得组分B；所述组分B加入到所述组分A中，然后加入步骤2)所述的牺牲引发剂2‑(三甲基甲硅烷基)乙基‑2‑溴‑2‑甲基丙酸酯进行反应，即获得介孔纳米硅‑聚(p‑乙烯苄基)‑三甲基四氟硼酸铵纳米复合材料；步骤1)的a)中，所述反应的反应温度为80～120℃，反应时间为12～24小时；步骤1)的b)中，所述反应的反应温度为0～30℃；所述步骤2)中，所述反应的反应温度为0～30℃；步骤3)中反应的反应温度为20～40℃；步骤4)中反应的反应温度为80～120℃。