[發明專利]一種高熱穩定性超分子有機凝膠及其制備

有效

• 申請號: 201910946623.0
• 申請日: 2019-10-06
• 公開（公告）號: CN110575795B
• 公開（公告）日: 2021-11-16
• 發明（設計）人: 楊海寬;王品又;邱紹升
• 申請（專利權）人: 中北大學
• 主分類號: B01J13/00
• 分類號: B01J13/00
• 代理公司: 太原華弈知識產權代理事務所 14108
• 代理人: 李毅

本發明公開了一種凝膠因子和以該凝膠因子形成的高熱穩定性超分子有機凝膠，所述凝膠因子為具有以下結構通式（I）的化合物：將所述凝膠因子溶解在低極性有機溶劑中，冷卻并靜置后，能夠形成凝膠?溶膠相轉變溫度80℃以上的具有高熱穩定性的超分子有機凝膠，且超分子有機凝膠的性能穩定，室溫下放置2個月依然能保持穩定的凝膠狀態。

技術領域

本發明屬于超分子化學和功能材料技術領域，涉及一種超分子有機凝膠，特別是涉及一種具有高熱穩定性的超分子有機凝膠，以及該超分子有機凝膠的制備方法。

背景技術

作為一種特殊的功能軟材料，超分子凝膠近年來受到了廣泛關注。

與傳統化學凝膠依靠單體間共價鍵交聯形成三維網狀結構不同，超分子凝膠是由低分子量凝膠因子在水或有機溶劑中依靠非共價鍵作用（氫鍵、范德華力、π-π堆疊作用、疏水作用等）自組裝形成形態各異的一維有序結構，并進一步相互纏繞堆積形成的三維網狀結構。同時，該三維網狀結構可以固定大量的溶劑，進而形成超分子水凝膠或超分子有機凝膠。其中，超分子有機凝膠因其排列有序的納米結構，優異的環境響應性和神奇的熱可逆性行為，在有機催化、化學傳感器、智能材料、離子檢測等領域有著巨大的應用潛力。

巨大的應用潛力推動了關于超分子有機凝膠更為廣泛的探索。然而，隨著大量的超分子有機凝膠被報道，超分子有機凝膠普遍呈現出較低的熱穩定性，凝膠-溶膠相轉變溫度遠低于其溶劑本身沸點的問題也被顯現出來。這是因為有機凝膠一般需要依靠多種非共價鍵作用力的協同作用才能自組裝形成超分子。隨著溫度升高，凝膠因子的熱運動加劇，溶解度增大，凝膠因子間的非共價作用力減弱，超分子結構坍塌，導致宏觀上的凝膠溶膠化現象，這在很大程度上制約了其作為功能軟材料的使用。

例如，Escuder和Miravet等(J.A.C.S., 2009, 32, 11478-11484.)報道了一種雙脯氨酸衍生物凝膠因子用于催化溶劑與芳香醛的Henry反應。該凝膠因子只有在自組裝形成的纖維網絡結構時才有效，當反應溫度高于其凝膠-溶膠相轉變溫度時，溶液態的凝膠因子不能催化Henry反應。然而，令人沮喪的是，該凝膠因子在0.03mol/L的硝基乙烷溶劑中，其凝膠-溶膠相轉變溫度只有35℃。

盡管人們進行了長期的研究，但是目前還沒有簡單有效的提高有機凝膠熱穩定性的方法。現在的高熱穩定性超分子有機凝膠主要通過兩種途徑獲得：一是大量合成新的凝膠因子，測定其凝膠能力和熱穩定性，從而篩選出熱穩定性優異的凝膠因子；二是對已有的凝膠因子進行改性，通過引入更多能提供非共價相互作用的基團來提高有機凝膠的熱穩定性。

第一種方法的偶然性強，沒有規律可循，很難有效的設計和制備出高熱穩定性的超分子有機凝膠。第二種方法針對性較強，相比第一種方法要有效的多。但即使如此，通過這種引入非共價相互作用基團的方法也常常難以得到高熱穩定性的超分子有機凝膠。而且為了提高熱穩定性，常常引入不止一種基團，導致凝膠因子的化學結構變得復雜，合成步驟增多，加大了制備的難度。

因此，目前的超分子有機凝膠還存在兩個關鍵性問題：一是超分子有機凝膠的熱穩定性較差，使用溫度受到限制；二是高熱穩定性凝膠因子的設計非常困難，現有報道的高熱穩定性有機凝膠因子還很少。針對現有問題，發展熱穩定性高、結構簡單、合成簡易的有機凝膠因子就具有十分重要的意義和應用前景。

Thoms等(Chemishes Zentralblatt, 1921, 82, 489)報道了一種化合物N-苯基-12-羥基硬脂酸酰胺，但僅涉及了其化學結構，并未涉及該化合物在凝膠方面的性能。

發明內容

本發明的目的之一是提供一種能夠形成高熱穩定性的超分子有機凝膠的凝膠因子。

本發明的目的之二是提供一種具有高熱穩定性的超分子有機凝膠，所述超分子有機凝膠的凝膠-溶膠相轉變溫度最高可以達到100℃。

本發明的目的之三是提供所述凝膠因子的制備方法。