[發明專利]一種三維有序大孔-介孔氧化物材料及其制備方法

有效

• 申請號: 201611144820.3
• 申請日: 2016-12-13
• 公開（公告）號: CN106587077B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 趙震;于學華;王瀾懿;周振田;范曉強;陳茂重
• 申請（專利權）人: 沈陽師范大學
• 主分類號: C01B33/12
• 分類號: C01B33/12;C08F120/14
• 代理公司: 沈陽維特專利商標事務所(普通合伙) 21229
• 代理人: 甄玉荃

1.一種三維有序大孔-介孔氧化物材料的制備方法，其特征在于，該材料是具有三維有序大孔和有序介孔結構的氧化物材料，其中所述三維有序大孔的平均孔徑為50nm～1μm，有序介孔的平均孔徑為2～30nm，所述氧化物材料為二氧化硅，制備該材料的方法為軟硬模板相結合的方法，具體步驟為：

(1)前驅體溶液的制備：稱取2.08～8.32g氧化物材料的前驅體TEOS、1～5mL 2mol/L的HCl、1～5mL H₂O、2～8mL乙醇和2.3～5.6g軟模板劑混合溶于反應器中，其中水與乙醇的體積比為1:0.5～1:2；水與鹽酸的體積比為1:0.5～1:2；氧化物材料的前驅體TEOS與軟模板劑的質量比為1:0.25～1:2；將反應器置于水浴鍋中，在磁力攪拌下，設定溫度為25～45℃，攪拌1～6h后得均一透明的前驅體溶液；

(2)前驅體膠體晶體模板的制備：將所得到的前驅體溶液作為浸漬液，加入聚甲基丙烯酸甲酯膠體晶體模板反復進行浸漬1～3h，抽濾去除多余前驅體溶液，將剩余殘留固體物質在30～60℃烘箱中恒溫12～48h干燥，得到含有前驅體膠體晶體模板；

(3)三維有序大孔-介孔結構的氧化物材料的制備：將含有二氧化硅前驅體的膠體晶體模板裝入玻璃管中，在通入空氣條件下利用管式爐升溫至400～1000℃，恒溫4～10h后，焙燒去除模板劑，在焙燒過程中空氣流速設置為30～300mL/min，升溫速率為1～2℃/min；焙燒后降到室溫后，將樣品過篩分離得到三維有序大孔-介孔結構的氧化物材料；

所述軟模板劑為聚環氧乙烷-聚環氧丙烷-聚環氧乙烷三嵌段共聚物、十六烷基三甲基溴化銨、聚氧乙烯聚氧丙烯醚嵌段共聚物中的任意一種。

2.如權利要求1所述的一種三維有序大孔-介孔氧化物材料的制備方法，其特征在于，所述步驟(2)中聚甲基丙烯酸甲酯膠體晶體模板的制備方法包括以下步驟：

取60～120mL的單體甲基丙烯酸甲酯和120～240mL的蒸餾水在四口反應器中混合，并用水浴加熱至60～90℃；整個過程在攪拌下進行，其中攪拌的轉速在250～400rpm/min，隨后，在氬氣保護下，加入0.3～1.2g的過硫酸鉀引發劑水溶液，持續攪拌1～5h，其中攪拌的轉速在250～400rpm/min，得到單分散聚甲基丙烯酸甲酯微球乳液；

將微球乳液置于離心管中，以1000～10000rpm/min的轉速離心1～10h，離心后，除去試管上層的清液，直至試管倒置一段時間無水滴留下，然后將試管在20～50℃干燥箱中烘干，所得的白色塊狀物質即為甲基丙烯酸甲酯微球膠體晶體模板。