[发明专利]不对称多孔二氧化硅二维材料的制备方法

说明书

本发明提出了一种不对称多孔二氧化硅二维材料的制备方法，包括：（1）将适量的催化剂溶解到水和乙醇的混合溶液中，温和搅拌至澄清溶液；将有机硅源缓缓加入，得到上层有机溶液，形成两相分层体系；（2）所述两相体系在温度30‑60℃中反应；得到单分散二维片层材料。本发明采用了两相分层反应体系，由于上下两相界面不对称，所得二氧化硅二维材料的上下结构差异很大，呈现明显的不对称性：下层溶液一侧的表面是比较光滑均一的、上层硅源一侧的表面是多孔、粗糙的。

技术领域

本发明涉及二氧化硅材料制备领域，特别是指一种不对称多孔二氧化硅二维材料的制备方法。

背景技术

多孔二氧化硅二维材料具有低的密度、大的比表面积、高的孔隙率、超高的纵横比、稳定的性质、较低的成本、良好的亲水性、无毒等特点，因此可以器件化应用于分子筛膜、催化剂载体、传感装置、分离系统、药物运输系统以及光电设备等领域。最近几年，合成具有不对称多孔结构的二氧化硅二维材料也成为研究的热点，由于其具有两种不同的结构，可以和更多客体分子接触并相互作用，因此在传感、吸附、催化和分离等领域表现出更加优异的性能。目前有关制备不对称二氧化硅材料的研究有很多，但是大都集中在块体材料的制备方面，而且大多采用表面活性剂进行造孔，成本很高，因此制备低成本的不对称多孔二氧化硅二维材料仍然是很大的技术挑战。

发明内容

本发明提出一种不对称多孔二氧化硅二维材料的制备方法，解决了现有技术中不对称多孔二氧化硅二维材料难以合成，且依赖表面活性剂的问题。

本发明的技术方案是这样实现的：

一种不对称多孔二氧化硅二维材料的制备方法，包括：

（1）将适量的催化剂溶解到水和乙醇的混合溶液中，温和搅拌至澄清溶液；将有机硅源缓缓加入，得到上层有机溶液，形成两相分层体系；

其中所述催化剂与有机硅源的质量比为0.25-2.0；

（2）所述两相体系在温度30-60 ℃中反应；得到单分散二维片层材料。

在一些实施例中，所述催化剂选自氨水、脂肪胺、醇胺中的一种或几种。

在一些实施例中，所述催化剂为三乙醇胺。

在一些实施例中，该澄清溶液中催化剂的浓度为0.25-9.0 wt%。

在一些实施例中，所述澄清溶液中水和乙醇的质量比为0.75-7.5。

在一些实施例中，所述温和搅拌的搅拌速度为0-200转/分钟，时间控制在0.1-10h。

在一些实施例中，所述有机硅源选自正硅酸甲酯、正硅酸乙酯、正硅酸丙酯、正硅酸丁酯中的一种或几种。

在一些实施例中，所述步骤（2）中反应的时间为0.25-72 h。

在一些实施例中，所述单分散二维片层材料其两侧结构不一致：下层溶液一侧的表面是比较光滑均一的、上层硅源一侧的表面是多孔、粗糙的。

本发明相比于现有技术具有以下有益效果：

（1）本发明采用了两相分层反应体系，由于上下两相界面不对称，所得二氧化硅二维材料的上下结构差异很大，呈现明显的不对称性：下层溶液一侧的表面是比较光滑均一的、上层硅源一侧的表面是多孔、粗糙的。

（2）在制备方法上，本体系只是简单的将有机硅源和水相体系进行共混分层，因此操作简单、重复率高，可以适用于大规模工业化生产。

附图说明