类月球表面凹坑形貌的微孔有机聚合物的制备方法及其产品技术

本发明专利技术提供一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法及其产品，首次提出将二氧化硅微球为纳米形貌模板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50‑500 nm左右的二氧化硅微球作为辅助模板，通过过渡金属催化的金属偶联反应在溶液中合成制备类月球表凹坑形貌的微孔聚合物材料的方法。二氧化硅微球是一种粒径为50‑500 nm的球形颗粒，在微孔聚合物生长的过程中可以被聚合物包裹，从而嵌入到聚合物材料中。当聚合反应结束后，通过酸刻蚀或碱刻蚀的方法将其去除后，其原来微球所占的位置会在聚合物表面形成球形凹坑，类似月球表面的形貌。

PREPARATION METHODS AND PRODUCTS OF MICROPOROUS ORGANIC POLYMERS WITH LUNAR-LIKE SURFACE CONVENTION MORPHOLOGY

【技术实现步骤摘要】
类月球表面凹坑形貌的微孔有机聚合物的制备方法及其产品
本专利技术涉及一种类月球表面凹坑形貌的微孔有机聚合物纳米材料的制备方法。具体涉及一种利用二氧化硅微球为纳米形貌模板剂，合成制备类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的方法。
技术介绍
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，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微球的合成。本专利技术首次提出将二氧化硅微球为纳米形貌模板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50-500nm左右的二氧化硅微球作为辅助模板，通过过渡金属催化的金属偶联反应在溶液中合成制备类月球表凹坑形貌的微孔聚合物材料的方法。二氧化硅微球是一种粒径为50-500nm的球形颗粒，在微孔聚合物生长的过程中可以被聚合物包裹，从而嵌入到聚合物材料表面，当聚合反应结束后，通过酸刻蚀或碱刻蚀的方法将其去除后，其原来微球所占的位置会在聚合物表面形成球形凹坑，类似月球表面的形貌。
技术实现思路
针对现有技术的不足，本专利技术目的在于提供一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法。本专利技术的再一目的在于：提供一种上述方法制备的类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料产品。本专利技术目的通过下述方案实现：一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法，包括如下步骤：a、称取一定量的二氧化硅微球加入到一定体积的有机溶剂中稀释并超声分散5-10min；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10min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3%的氢氟酸溶液中或强碱溶液中搅拌反应6h，目的是将二氧化硅微球颗粒刻蚀去除，得到所需产物。所述的二氧化硅微球的粒径范围为50-500nm。所述的过渡金属催化的金属偶联反应类型包括：Sonogashira偶联反应、Oxidative偶联反应、Yamamoto偶联反应、Suzuki偶联反应等。反应所需的有机单体分子和催化剂类型根据以上金属偶联反应的类型选择。本专利技术提供一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料，其特征在于根据权利要求1-3任一所述方法制备得到。本专利技术首次提出将二氧化硅微球为纳米形貌模板剂，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50-500nm左右的二氧化硅微球作为辅助模板，通过过渡金属催化的金属偶联反应在溶液中合成制备类月球表面凹坑形貌的微孔聚合物材料的方法。本专利技术的目的是借助二氧化硅微球为形貌模板剂，制备具有类月球表面凹坑形貌的微孔聚合物材料，解决微孔聚合物材料形貌难以控制的问题，丰富微孔聚合物纳米材料的种类，且此凹坑状微孔聚合物材料比不含凹坑形貌的微孔聚合物含有更多的负载位点，凹坑处的结构可以用来吸附负载活性物质，在纳米药物负载、纳米催化剂负载及纳米药物输送领域具有广阔的应用前景。附图说明图1为本专利技术实施例1合成的类月球表面凹坑形貌微孔聚合物纳米材料的SEM图。具体实施方式本专利技术下面通过具体实例进行详细的描述，但是本专利技术的保护范围不受限于这些实施例子。实施例1一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料，具体步骤为：a、称取2.0g粒径约为300nm左右的二氧化硅微球加入到20ml的二甲苯溶剂中超声分散10min，得硅溶胶的分散液；b、根据Sonogashira偶联反应的要求，根据反应比例称取52mg的1,3,5-三乙炔苯单体和135mg的4,4’-二碘联苯单体，加入到上述硅溶胶的分散液中，搅拌5min，然后向其中加入催化量的三苯基膦二氯化钯和碘化亚铜催化剂以及10ml三乙胺；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，缓慢升温至至60℃并快速搅拌；e、反应6h后抽滤反应液并收集固体，依次用丙酮、四氢呋喃、乙醇冲洗后，用真空干燥箱干燥12h，得到粉末；f、将以上制备得到的粉末加入到3%的氢氟酸溶液中搅拌反应6h，目的是将残留在微孔聚合物表面的二氧化硅颗粒刻蚀去除，合成得到的微孔聚合物纳米微球的SEM图见图1。实施例2一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料，具体步骤为：a、称取2.0g粒径约为100nm左右二氧化硅微球分散分散在甲苯溶剂中硅溶胶加入到20ml二甲苯溶剂中，超声分散10min，得硅溶胶的分散液；b、根据Sonogashira偶联反应的要求，称取109mg的1,4-二碘苯单体和52mg的1,3,5-三乙炔苯单体，加入到上述硅溶胶的分散液中，搅拌5min，然后向其中加入催化量的三苯基膦二氯化钯和碘化亚铜催化剂以及10ml三乙胺；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，将上述反应液升温至60℃并快速搅拌；e、反应6h后抽滤反应液并收集固体，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3%的氢氟酸溶液中搅拌反应6h，目的是将残留在微孔聚合物纳米表面的二氧化硅微球颗粒刻蚀去除。实施例3一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料，具体步骤为：a、称取2.0g粒径约为300nm左右分散在甲苯溶剂中硅溶胶加入到40ml的甲苯溶剂中超声分散10min，得硅溶胶的分散液；b、根据Suzuki偶联反应的要求，称取91mg的1,3,5-三碘苯单体和50mg的对苯二硼酸单体，加入到上述硅溶胶的分散液中，超声分散10min，然后向其中加入催化量的三苯基膦二氯化钯催化剂以及1ml浓度为10mg/ml的碳酸钾水溶液，并超声溶解5min；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，将上述反应液升温至90℃并快速搅拌；e、反应6h后抽滤反应液并收集固体，依次用丙酮、四氢呋喃、乙醇冲洗后，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：a、称取一定量的二氧化硅微球加入到一定体积的有机溶剂中稀释并超声分散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3%的氢氟酸溶液中或强碱溶液中搅拌反应6h，目的是将二氧化硅微球颗粒刻蚀去除，得到所需产物。

【技术特征摘要】
1.一种类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法，其特征在于该方法的具体步骤为：a、称取一定量的二氧化硅微球加入到一定体积的有机溶剂中稀释并超声分散5-10min；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5-10min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3%的氢氟酸溶液中或强碱溶液中搅拌反应6h，目的是将二氧化硅微球颗粒刻蚀去除，得到所需产物。2.根据权利要求1所述类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法，其特征在于所述的二氧化硅微球的粒径范围为50-500nm。3.根据权利要求1所述类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法，其特征在于所述的过渡金属催化的金属偶联反应类型包括：Sonogashira偶联反应、Oxidative偶联反应、Yamamoto偶联反应、Suzuki偶联反应等，反应所需的有机单体分子和催化剂类型根据以上金属偶联反应的类型选择。4.根据权利要求1至3任一项所述类月球表面凹坑形貌微孔有机聚合物纳米材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：a、称取2.0g粒径约为300nm左右的二氧化硅微球加入到20ml的二甲苯溶剂中超声分散10min，得硅溶胶的分散液；b、根据Sonogashira偶联反应的要求，根据反应比例称取52mg的1,3,5-三乙炔苯单体和135mg的4,4’-二碘联苯单体，加入到上述硅溶胶的分散液中，搅拌5min，然后向其中加入催化量的三苯基膦二氯化钯和碘化亚铜催化剂以及10ml三乙胺；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，缓慢升温至至60℃并快速搅拌；e、反应6h后抽滤反应液并收集固体，依次用丙酮、四氢呋喃、乙醇冲洗后，用真空干燥箱干燥12h，得到粉末；f、将以上制备得到的粉末加入到3...

【专利技术属性】
技术研发人员：何丹农，陈振，林琳，王敬锋，徐少洪，金彩虹，
申请(专利权)人：上海纳米技术及应用国家工程研究中心有限公司，
类型：发明
国别省市：上海,31