[发明专利]一种具有多孔结构的液体材料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种多孔液体材料的制备方法，该方法采用四氧化三铁(Fe₃O₄)为硬模板制备中空SiO₂纳米颗粒，然后利用中空SiO₂纳米颗粒与聚合离子液体之间的静电相互作用，得到多孔液体中间体(SiO₂@PILs)，使中空SiO₂纳米颗粒表面带正电荷的同时避免二氧化硅微孔壳封闭，最后再选用磺化聚乙二醇作为外冠，形成稳定的多孔液体材料(PLs)。本发明制得的多孔液体材料含有固定的孔隙结构、高比表面积和稳定的流动性，兼具固体和液体的优点，在气体吸附分离方面表现出卓越的应用性能，在催化、石油化工、光电材料和生物学等领域具有广泛的应用前景。

技术领域

本发明涉及一种具有多孔结构的液体材料，尤其涉及一种在室温下具有流动行为的SiO₂多孔液体材料，还涉及上述SiO₂多孔液体材料的制备方法。

背景技术

多孔液体是新开发的多孔材料，结合独特的流动性和多孔性，表现出良好的功能性。然而，流动性和永久孔隙度之间的明显不相容性使带空腔洞的多孔纳米颗粒在致密的液相中具有很大的挑战性。

专利CN 107140644提出一种中空SiO₂多孔液体的制备方法，利用硅烷偶联剂将中空SiO₂纳米颗粒与有机低聚物连接在一起，使溶液中含有稳定存在、有固定形状、尺寸大于分子的微孔。Dai课题组提出采用静电辅助多孔碳的液化。受此启发，本专利采用静电作用辅助中空SiO₂纳米颗粒的液化，形成一种室温下可流动的中空SiO₂多孔液体。

发明内容

发明目的：本发明所要解决的技术问题是提供一种具有多孔结构的液体材料，该液体材料兼具多孔材料的固有腔洞和液体的流动性。

本发明还要解决的技术问题是提供上述具有多孔结构的液体材料的制备方法。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案为：

一种具有多孔结构的液体材料，以具有中空结构的SiO₂纳米颗粒为基核，中空SiO₂纳米颗粒通过静电作用与聚合咪唑离子液体结合，聚合咪唑离子液体再通过离子键与有机聚合冠状层键接而成；其中，所述有机聚合冠状层为磺化聚乙二醇。

上述具有多孔结构的液体材料的制备方法，具体包括如下步骤：

步骤1，硬模板法制备具有中空结构的SiO₂纳米颗粒：将正硅酸乙酯溶解在乙醇中，得到混合反应液，将混合反应液滴加到四氧化三铁的氨水溶液中；反应后，正硅酸乙酯水解生成的二氧化硅均匀包覆在四氧化三铁纳米粒子上，添加盐酸除去四氧化三铁模板，离心分离、干燥得到中空SiO₂纳米颗粒；

步骤2，将步骤1得到的中空SiO₂纳米颗粒分散在水中，超声处理后，再将聚合咪唑离子液体水溶液缓慢加入到中空二氧化硅悬浮液中，搅拌后形成稳定的PILs@SiO₂水溶液；

步骤3，用磺化聚乙二醇处理PILS@SiO₂水溶液，处理后进行搅拌加热，最后将得到的混合液分散在丙酮中，对静置后离心后得到的丙酮相进行真空干燥，干燥后得到具有多孔结构的液体材料。

其中，步骤1中，中空SiO₂纳米颗粒的粒径为5～10nm。

其中，步骤2中，中空SiO₂纳米颗粒与聚合咪唑离子液体的加入质量比为1∶10。

其中，步骤2中，聚合咪唑离子液体水溶液中，聚合咪唑离子液体的质量百分浓度为1％。

其中，步骤3中，搅拌加热的温度为70℃，搅拌时间为24h。