[发明专利]一种具有中空结构的多孔有机聚合物纳米球及其制备方法

摘要

一种具有中空结构的多孔有机聚合物纳米球及其制备方法，属于功能材料技术领域。其是利用γ‑氨丙基三乙氧基硅烷，将二氧化硅纳米球表面进行氨基化，而后用多醛基单体进一步进行表面醛基化，得到醛基化二氧化硅纳米球；再通过芳香取代反应，在醛基化二氧化硅纳米球外包覆一层无定形的多孔有机聚合物，制备得到以二氧化硅纳米球为核、多孔有机聚合物为壳的复合纳米球；最后使用浓氨水将复合纳米球中的二氧化硅纳米球核刻蚀掉，从而得到具有中空结构的多孔有机聚合物纳米球。纳米球尺寸均一、粒子大小和壳层厚度可控、且简单易行，分散性好，其在催化、载药、气体分离等领域的应用前景更为广阔。

主权项

1.一种具有中空结构的多孔有机聚合物纳米球的制备方法，其步骤如下：(1)利用再生长方法，以无水乙醇、精氨酸、99wt％正硅酸乙酯和超纯水为原料，制备直径范围在40～150nm的二氧化硅纳米球；或利用stober方法，以无水乙醇、99wt％正硅酸乙酯、25wt％～28wt％浓氨水和超纯水为原料，制备直径范围在150～200nm的二氧化硅纳米球；(2)利用γ‑氨丙基三乙氧基硅烷，将步骤(1)制备得到的二氧化硅纳米球表面进行氨基化，而后用多醛基单体进一步进行表面醛基化，得到醛基化二氧化硅纳米球；(3)在10.0～100.0mg步骤(2)产物中加入1～5mL、0.001～0.01mg/mL的含氮杂原子的五元杂环化合物的冰醋酸溶液，而后再加入1～5mL冰醋酸于上述溶液中超声，得到溶液D；将20.0～60.0mg多醛基单体溶解于1～10mL冰醋酸中，得到溶液E；在溶液E滴加入溶液D之前，向溶液D中加入3～10mL、0～0.05g/mL催化剂N溶液，而后用蠕动泵以0.1～1mL/min的速率将溶液E滴加入溶液D中，滴加结束后室温条件下避光机械搅拌6～24h，再在100～200℃条件下反应2～5天；反应结束后，抽滤分离得到产物，分别用无水甲醇、丙酮、四氢呋喃和二氯甲烷洗涤产物，再依照此溶剂顺序对所得产物进行索氏提取处理，40～60℃条件下烘干，得到二氧化硅纳米球为核、多孔有机聚合物为壳的复合纳米球；含氮杂原子的五元杂环化合物其结构式如下所示，多醛基单体选自下述化合物之一，催化剂N溶液为六水合三氯化铁的冰醋酸溶液或冰醋酸中的一种；(4)使用25wt％～28wt％浓氨水将步骤(3)得到的复合纳米球中的二氧化硅纳米球核刻蚀掉，从而得到具有中空结构的多孔有机聚合物纳米球。