[发明专利]一种二氧化钛改性二氧化硅核壳材料的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料合成技术领域，尤其涉及一种二氧化钛改性二氧化硅(SiO₂-TiO₂)核壳材料的制备。

背景技术

近年来，具有核壳结构功能化的二氧化硅(SiO₂)由于在工业方面具有许多潜在的用途而受到人们广泛的关注。例如，功能化的二氧化硅在涂料和塑料填料的增强剂、抗菌剂、荧光材料、光催化剂和生物技术等方面的应用。甲基丙烯酸甲酯(MMA)和低聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸甲酯(OEOMA)分别是接枝改性SiO₂常用的疏水性和亲水性单体。Li等(J.PoLym.Sci.,Part A:PoLym.Chem.,2010,48:2006)以FeCL₃/PPh₃为催化剂复合配体，VC为还原剂采用电子转移再生催化剂原子转移自由基聚合（AGET ATRP）方法在SiO₂表面接枝MMA和PEGMA，得到两亲性聚合物改性的二氧化硅-聚甲基丙烯酸甲酯-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸甲酯(SiO₂-PMMA-PEGMA)。

二氧化钛(TiO₂)因其无毒、高的耐化学性以及可用的低成本等优点而被广泛研究，并且通常作为核壳球的无机壳材料。迄今为止，已经有多种方法被用来制备SiO₂-TiO₂核壳材料，其中，模板法是用来制备具有核壳结构功能化二氧化硅最为广泛的方法。有的无机材料不易制得几十到数百纳米的单分散微球，但是具有一定大小的单分散聚合物微球相对来说比较容易制备，如果制备出这样的聚合物微球，然后以此聚合物微球作为模板，在其上包覆上一层均匀的无机物壳层，就可以解决无机物单分散微球的制备问题。同时，还可以赋予此类无机物微球新的性能，如降低密度使得材料更易于分散，不易沉淀；减少某些价值昂贵的无机材料使用，降低成本；降低某些有毒无机物的量，使得材料更加安全。

传统制备核壳结构的方法很多，但结构相对比较简单，一般直接将TiO₂涂层到SiO₂表面或者自组装成SiO₂/TiO₂，为了得到核壳间距可调的核壳结构，迫切需要研究新的模板来制备多种复杂核壳结构，如SiO₂/聚合物，SiO₂/聚合物/TiO₂，SiO₂/TiO₂。

直接将制备好的SiO₂和TiO₂自组装成SiO₂-TiO₂，这样TiO₂壳直接包覆在SiO₂核表面，核壳之间没有间距。Son等(ACS AppL.Mater.Interfaces,2013,5:4815)通过以SiO₂为模板的溶胶-凝胶方法合成SiO₂-TiO₂核壳纳米粒子；Zeng等(Chem.Mater.,2009,21:4811)以无机物SiO₂为模板，与制备得到的TiO₂经过自组装合成SiO₂/TiO₂核壳材料，并研究其在光催化上的应用。

至今为止，很少有人用ARGET ATRP方法接枝两亲性聚合物改性SiO₂制得样品SiO₂-PMMA-POEOMA，并以此为模板水解钛酸四丁酯(TBT)，然后高温煅烧聚合物分解，制备出SiO₂-TiO₂核壳材料，TBT水解时通过氢键作用和两亲聚合物聚甲基丙烯酸甲酯-聚乙二醇甲醚甲基丙烯酸甲酯(PMMA-POEOMA)作用，以ARGET ATRP法接枝两亲性聚合物改性的SiO₂为模板来制备SiO₂-TiO₂核壳材料还未被报道过。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是改变传统的涂层法制备SiO₂-TiO₂核壳结构，方法新颖简单，并且解决传统方法中SiO₂-TiO₂核壳间没有间距的缺点。

为解决上述问题，本发明采用以下技术方案实现：