[发明专利]二氧化钛纳米微球辅助的微孔有机聚合物纳米空心微球的制备方法及产品

说明书

本发明涉及一种二氧化钛纳米微球辅助的微孔有机聚合物纳米空心微球的制备方法及其产品，首次提出将二氧化钛纳米微球作为纳米形貌控制剂运用到微孔聚合物纳米材料的合成中，公开了一种利用粒径为100‑500 nm左右的二氧化钛纳米微球作为辅助，通过过渡金属催化的金属偶联反应在溶液中合成制备粒径为100‑500 nm左右的微孔聚合物纳米空心微球的方法。此方法简单易操作、稳定性好、产率高，而且合成的聚合物纳米空心微球形貌均一。

技术领域

本发明涉及一种微孔有机聚合物纳米空心微球的制备方法。具体涉及一种二氧化钛纳米微球辅助的微孔有机聚合物纳米空心微球的制备方法和产品。

背景技术

微孔有机聚合物材料属于多孔有机聚合物材料的一种，其主要是利用两种含多个反应位点的刚性有机单体分子在溶液中合成制备，不溶于任何有机溶剂，合成时所用到的聚合反应主要是Sonogashira偶联反应、Oxidative偶联反应及Yamamoto偶联反应等。由于其是由两种刚性有机单体分子相互交联聚合而成的，且分子链之间成三维网格结构，因此其材料本身含有微孔结构。除此之外，由于两种刚性分子的聚合过程是杂乱无序的多反应位点同时发散聚合，因此，最终合成得到的材料的微观形貌是杂乱无序的，主要由纳米球、纳米片、纳米线以及不规则的纳米颗粒组成。

由于微孔有机聚合物材料的微观纳米形貌杂乱无章，阻碍了其在催化、能源、环境及光电传感器等领域的应用，近年来人们在其纳米形貌的控制合成方面做了大量工作，比如通过模板法控制合成微孔聚合物纳米膜、调控单体分子结构合成微孔聚合物纳米线和纳米球等。但由于以上方法操作起来非常复杂，很难被广泛的推广，比如通过调控分子结构合成微孔聚合物纳米线或纳米球的方法涉及复杂的分子结构设计和有机合成过程，不仅耗时长、产率很低而且纳米形貌可控性不好，因此大大限制了其推广应用。目前，还没有一种简单有效、稳定性好的方法来实现微孔有机聚合物纳米空心微球的合成。

本发明首次提出了一种利用粒径为100-500 nm左右的二氧化钛纳米微球作为辅助，合成制备微孔聚合物纳米空心微球的方法。二氧化钛纳米微球是一种粒径为100-500nm的球形颗粒，二氧化钛纳米微球在微孔聚合物分子生长的过程中起到一种球形核的作用，微孔聚合物分子链在聚合生长的过程中会以二氧化钛纳米微球为核，吸附在二氧化钛微球表面逐渐聚合生长成为微孔聚合物纳米微球，然后利用氢氟酸将二氧化钛纳米微球刻蚀去除，即可得到微孔有机聚合物纳米空心球。此方法简单易操作、稳定性好、产率高，而且合成的聚合物纳米空心微球形貌均一。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明目的在于提供一种二氧化钛纳米微球辅助的微孔有机聚合物纳米空心微球的制备方法。

本发明的再一目的在于：提供一种上述方法制备的二氧化钛纳米微球辅助的微孔有机聚合物纳米空心微球产品。

本发明目的通过下述方案实现：一种二氧化钛纳米微球辅助的微孔有机聚合物纳米空心微球的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：

a、称取一定量的二氧化钛微球加入到一定体积的有机溶剂中超声分散5-10 min；

b、根据过渡金属催化的金属偶联反应的要求，选择两种刚性有机分子单体作为聚合原料，根据反应比例称取以上单体加入到溶解有硅溶胶的有机溶剂中，搅拌5-10 min后，向其中加入反应所需的催化剂；

c、催化剂加入后，通过抽真空-充氮气的操作将反应液里的空气置换出来；

d、然后在氮气保护下，缓慢升温至设定温度，并快速搅拌；

e、反应6h后抽滤并收集固体粉末，依次用丙酮、四氢呋喃、乙醇冲洗后，用真空干燥箱干燥12h；

f、将以上制备得到的粉末加入到氢氟酸溶液中搅拌反应6h，目的是将二氧化钛纳米微球刻蚀去除，即可得微孔聚合物纳米空心微球。