CN114348976B - 一种不对称中空多孔复合材料的制备方法 - Google Patents
一种不对称中空多孔复合材料的制备方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN114348976B CN114348976B CN202111631166.XA CN202111631166A CN114348976B CN 114348976 B CN114348976 B CN 114348976B CN 202111631166 A CN202111631166 A CN 202111631166A CN 114348976 B CN114348976 B CN 114348976B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- asymmetric
- composite material
- polystyrene
- organosilicon
- hollow porous
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000002131 composite material Substances 0.000 title claims abstract description 50
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title claims abstract description 10
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims abstract description 49
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims abstract description 49
- 239000002105 nanoparticle Substances 0.000 claims abstract description 36
- 238000001354 calcination Methods 0.000 claims abstract description 11
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 10
- 239000000243 solution Substances 0.000 claims abstract description 10
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 9
- QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol;hydron;chloride Chemical compound Cl.OCC(N)(CO)CO QKNYBSVHEMOAJP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 8
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims abstract description 7
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003999 initiator Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000003381 stabilizer Substances 0.000 claims abstract description 6
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims abstract description 5
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims abstract description 5
- CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N Dopamine hydrochloride Chemical compound Cl.NCCC1=CC=C(O)C(O)=C1 CTENFNNZBMHDDG-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 4
- 229960001149 dopamine hydrochloride Drugs 0.000 claims abstract description 4
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 4
- XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 3-trimethoxysilylpropyl 2-methylprop-2-enoate Chemical group CO[Si](OC)(OC)CCCOC(=O)C(C)=C XDLMVUHYZWKMMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 13
- DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M Sodium laurylsulphate Chemical group [Na+].CCCCCCCCCCCCOS([O-])(=O)=O DBMJMQXJHONAFJ-UHFFFAOYSA-M 0.000 claims description 12
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims description 12
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical group [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 claims description 11
- USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L potassium persulfate Chemical group [K+].[K+].[O-]S(=O)(=O)OOS([O-])(=O)=O USHAGKDGDHPEEY-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 10
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000003837 high-temperature calcination Methods 0.000 claims description 3
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims 1
- 239000012686 silicon precursor Substances 0.000 claims 1
- 238000011031 large-scale manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 17
- 238000003917 TEM image Methods 0.000 description 16
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 14
- 229920001690 polydopamine Polymers 0.000 description 13
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 9
- 238000001035 drying Methods 0.000 description 8
- 238000005406 washing Methods 0.000 description 8
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 6
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000008367 deionised water Substances 0.000 description 5
- 229910021641 deionized water Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000000463 material Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N Formaldehyde Chemical compound O=C WSFSSNUMVMOOMR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 3
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 3
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 3
- 239000002153 silicon-carbon composite material Substances 0.000 description 3
- CWLKGDAVCFYWJK-UHFFFAOYSA-N 3-aminophenol Chemical compound NC1=CC=CC(O)=C1 CWLKGDAVCFYWJK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N Isobutene Chemical compound CC(C)=C VQTUBCCKSQIDNK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N [C].[Si] Chemical compound [C].[Si] HMDDXIMCDZRSNE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011324 bead Substances 0.000 description 2
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 2
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 2
- CWGFSQJQIHRAAE-UHFFFAOYSA-N 2-amino-2-(hydroxymethyl)propane-1,3-diol tetrahydrochloride Chemical compound Cl.Cl.Cl.Cl.OCC(N)(CO)CO CWGFSQJQIHRAAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940018563 3-aminophenol Drugs 0.000 description 1
- FDONOVUTWDJOQT-UHFFFAOYSA-N Cl.Cl.Cl.Cl.CN Chemical compound Cl.Cl.Cl.Cl.CN FDONOVUTWDJOQT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N Orthosilicate Chemical compound [O-][Si]([O-])([O-])[O-] BPQQTUXANYXVAA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N Tetraethyl orthosilicate Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)OCC BOTDANWDWHJENH-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 1
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000003912 environmental pollution Methods 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 230000004927 fusion Effects 0.000 description 1
- 239000008187 granular material Substances 0.000 description 1
- 230000007062 hydrolysis Effects 0.000 description 1
- 238000006460 hydrolysis reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 239000002086 nanomaterial Substances 0.000 description 1
- 238000000643 oven drying Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 description 1
- YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N trimethoxysilane Chemical compound CO[SiH](OC)OC YUYCVXFAYWRXLS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N tris Chemical compound OCC(N)(CO)CO LENZDBCJOHFCAS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 description 1
Classifications
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/068—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron with silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/06—Binary compounds of nitrogen with metals, with silicon, or with boron, or with carbon, i.e. nitrides; Compounds of nitrogen with more than one metal, silicon or boron
- C01B21/0605—Binary compounds of nitrogen with carbon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B21/00—Nitrogen; Compounds thereof
- C01B21/082—Compounds containing nitrogen and non-metals and optionally metals
- C01B21/0828—Carbonitrides or oxycarbonitrides of metals, boron or silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/05—Preparation or purification of carbon not covered by groups C01B32/15, C01B32/20, C01B32/25, C01B32/30
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B32/00—Carbon; Compounds thereof
- C01B32/90—Carbides
- C01B32/914—Carbides of single elements
- C01B32/956—Silicon carbide
- C01B32/963—Preparation from compounds containing silicon
- C01B32/977—Preparation from organic compounds containing silicon
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B33/00—Silicon; Compounds thereof
- C01B33/02—Silicon
- C01B33/021—Preparation
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/01—Particle morphology depicted by an image
- C01P2004/04—Particle morphology depicted by an image obtained by TEM, STEM, STM or AFM
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/30—Particle morphology extending in three dimensions
- C01P2004/32—Spheres
- C01P2004/34—Spheres hollow
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/60—Particles characterised by their size
- C01P2004/62—Submicrometer sized, i.e. from 0.1-1 micrometer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01P—INDEXING SCHEME RELATING TO STRUCTURAL AND PHYSICAL ASPECTS OF SOLID INORGANIC COMPOUNDS
- C01P2004/00—Particle morphology
- C01P2004/80—Particles consisting of a mixture of two or more inorganic phases
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Health & Medical Sciences (AREA)
- General Health & Medical Sciences (AREA)
- Silicon Compounds (AREA)
- Silicon Polymers (AREA)
- Manufacturing Of Micro-Capsules (AREA)
- Manufacture Of Porous Articles, And Recovery And Treatment Of Waste Products (AREA)
Abstract
本发明公开了一种不对称中空多孔复合材料的制备方法，利用聚苯乙烯球作为基底，加入有机硅前驱体、稳定剂、引发剂、催化剂，反应得到不对称结构有机硅‑聚苯乙烯纳米颗粒；再以盐酸多巴胺为前驱体在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中包覆有机硅‑聚苯乙烯纳米颗粒得到不对称复合材料，进一步通过在惰性气体环境下高温煅烧，得到不对称中空多孔复合材料。该方法步骤简单，可实现规模化生产。本发明为设计、制备对称中空多孔复合材料提供一种新颖的思路。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料的制备领域，具体涉及一种不对称中空多孔复合材料的制备方法。
背景技术
中空纳米材料因其具有大的比表面积、大的孔容、高的比体积比等优点，在催化、能量储存和转化、生物医学等领域有着广泛的应用前景。其中，具有不对称结构的空心纳米颗粒因其在纳米电机等领域的潜在应用而受到越来越多的关注，同时也为组装过程中的构建模块提供了重要的见解。虽然在制备不对称中空纳米颗粒方面取得了一些进展，但由于合成工艺复杂、收率低、成本高，严重制约了其实际应用。
近年来，具有多孔结构的空心纳米颗粒因其在壳层上广泛存在的多孔通道使得其具有高渗透性和易于进入内部空间等特点，在可再生能源、先进生物医学等领域具有广泛的应用前景，受到了广泛的研究。因此，用非对称且部分多孔的壳层取代仅有的一个开口是改善非对称空心纳米粒子性能的潜在途径。然而，据我们所知，大多数报道的多孔中空结构表现为各向同性的形态，如球形。因此，设计和制造非对称空心多孔纳米颗粒是一项亟待解决的问题，它能够将非对称空心结构和多孔结构巧妙地融合成一种复合材料。
专利CN111908446A公开了一种不对称结构多孔炭材料及其超组装制备方法，将水、乙醇、乙二胺、氨水、间氨基苯酚、甲醛和硅酸四乙酯加入到反应容器中反应，然后将得到的固体物从反应容器中取出，用水和乙醇对固体物进行冲洗，烘干后得到不对称结构碳硅复合材料，将不对称结构碳硅复合材料置于惰性气氛中煅烧后，再将不对称结构碳硅复合材料加入氢氧化钠溶液中进行刻蚀反应，氢氧化钠与二氧化硅反应生成溶于水的硅酸盐，从而刻蚀掉二氧化硅，得到不对称结构多孔炭材料。然而，该方法得到的材料结构单一，难以实现进一步调控。同时该方法步骤繁复，最后还需要使用强碱氢氧化钠刻蚀二氧化硅，对实验仪器要求高，环境污染大，成本较高。
发明内容
本发明的目的就是为了解决上述问题而提供一种不对称中空多孔复合材料的制备方法，可以合成碳硅不对称中空多孔复合材料。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种不对称中空多孔复合材料的制备方法，在水相中，利用聚苯乙烯球作为基底，加入有机硅前驱体、稳定剂、引发剂、催化剂，反应得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒；再以盐酸多巴胺为前驱体在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中包覆有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒得到不对称复合材料，进一步通过在惰性气体环境下高温煅烧，得到不对称中空多孔复合材料。
进一步地，所述聚苯乙烯球溶液的质量浓度为20-120g/L，进一步优选为60-80g/L。
进一步地，所述的有机硅前驱体为3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，所述3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的质量浓度为0.5-6g/L，进一步优选为2～4g/L。
进一步地，所述稳定剂为十二烷基硫酸钠，质量浓度为0.1-10g/L，优选地，十二烷基硫酸钠的质量浓度为0.5-8g/L，进一步优选为1.5～4.5g/L。
进一步地，所述引发剂为过硫酸钾，质量浓度为0.1-10g/L。
进一步地，所述催化剂为氨水，所述氨水的添加量为0.1-10mL/L，进一步优选为0.5-2mL/L。
进一步地，所述反应温度为50～100℃，时间为2～24h，进一步优选，温度为70-90℃，时间为4-12h。
进一步地，所述有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒浓度为0.2-20g/L，优选的，浓度为0.5-10g/L，进一步优选为3-5g/L。
进一步地，所述三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的摩尔浓度为0.001-0.9mol/L，三羟甲基氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)摩尔浓度为0.01-0.4mol/L，进一步优选为0.1-0.2g/L。
进一步地，所述惰性气体为氮气、氩气其中一种。
进一步地，所述高温煅烧的温度为400～1200℃，时间为1～10h，进一步优选，温度为500～800℃，时间为2～4h。
本发明先将聚苯乙烯球、3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷、十二烷基硫酸钠(SDS)、过硫酸钾、氨水加入水溶液，反应得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒。再以盐酸多巴胺为前驱体在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐(Tris-HCl)溶液中包覆有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒得到不对称复合材料，进一步通过在惰性气体环境下高温煅烧得到不对称中空多孔复合材料。通过利用聚苯乙烯球作为基底，3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷作为有机硅前驱体，十二烷基硫酸钠(SDS)作为稳定剂，过硫酸钾作为引发剂，氨水作为催化剂，不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒。氨水溶液可以调控3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中三甲氧基硅烷的水解和聚合速率，过硫酸钾可以引发3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷中的异丁烯进行聚合反应，同时与聚苯乙烯表面为完全聚合的乙烯基团进行聚合。随着反应的进行，有机硅可以在聚苯乙烯颗粒上进行岛状生长，得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒。
本发明还提供一种不对称中空多孔复合材料，由上述的制备方法制备得到。所得的材料具有不对称、中空以及多孔结构。该方法实验方法简单易行，产量高，可实现规模化生产，具有很大的应用价值。
同现有技术相比，本发明的有益效果体现在：
(1)本发明所提供的制备不对称中空多孔复合材料，该方法简单易行，可实现规模化生产。
(2)由本发明中的制备方法所得到不对称中空多孔复合材料，有碳硅协调反应首先得到不对称有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒，在经过包覆聚多巴胺得到不对称复合材料，进一步通过在惰性气体环境下高温煅烧得到不对称中空多孔复合材料。
(3)由本发明所得到的不对称中空多孔复合材料具有特殊的形貌结构，在微纳马达、药物运输等领域具有潜在应用。
附图说明
图1是实施例1使用的聚苯乙烯球的扫描电镜图(SEM)图；
图2是实施例1使用的聚苯乙烯球的的透射电镜图(TEM)图；
图3是实施例1制备得到的不对称有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的SEM图；
图4是实施例1制备得到的不对称有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的TEM图；
图5是实施例1制备得到的不对称复合材料的SEM图；
图6是实施例1制备得到的不对称复合材料的TEM图；
图7是实施例1制备得到的不对称中空多孔复合材料的SEM图；
图8是实施例1制备得到的不对称中空多孔复合材料的TEM图；
图9是实施例2制备得到的不对称有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的SEM图；
图10是实施例2制备得到的不对称有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的TEM图；
图11是实施例2制备得到的不对称中空多孔复合材料的SEM图；
图12是实施例2制备得到的不对称中空多孔复合材料的TEM图；
图13是实施例3制备得到的不对称有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的SEM图；
图14是实施例3制备得到的不对称有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的TEM图；
图15是实施例3制备得到的不对称中空多孔复合材料的SEM图；
图16是实施例3制备得到的不对称中空多孔复合材料的TEM图；
图17是本发明对比例1制备得到的材料的TEM图；
图18是本发明对比例2制备得到的材料的TEM图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。
实施例1
移取200.0mL去离子水加入500mL圆底烧瓶中，再依次加入14g的聚苯乙烯球、0.6g的3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，0.6g的十二烷基硫酸钠，0.6g的过硫酸钾，0.3mL的氨水，混合均匀后在80℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒。随后将1g的不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒加入200mL的0.1mol/L的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中，35℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到聚多巴胺包覆的不对称复合材料。1.0g的聚多巴胺包覆的不对称复合材料在氮气气氛下650℃煅烧2h，得到不对称中空多孔复合材料。
本实施例所使用的聚苯乙烯球的扫描电镜图(SEM)和投射电镜图(TEM)如图1-2所示，由图1和图2可知聚苯乙烯球为对称的求学结构；本实施例制备得到的不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的SEM和TEM图如图3-4所示，可以看出不对称结构，有机硅部分各向异性地生长在聚苯乙烯球上。本实施例制备得到的聚多巴胺包覆的不对称复合材料的SEM和TEM图如图5-6所示，可以看出材料外层包覆了聚多巴胺颗粒，呈现不对称结构。本实施例制备得到的聚多巴胺包覆的不对称复合材料经过氮气气氛下高温煅烧后的不对称中空多孔复合材料，SEM和TEM图如图7-8所示，保持了原来的不对称结构，同时出现了中空结构。
实施例2
移取200.0mL去离子水加入500mL圆底烧瓶中，再依次加入14g的聚苯乙烯球、0.1g的3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，0.6g的十二烷基硫酸钠，0.6g的过硫酸钾，0.3mL的氨水，混合均匀后在80℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒。随后将1g的不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒加入200mL的0.1mol/L的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中，35℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到聚多巴胺包覆的不对称复合材料。1.0g的聚多巴胺包覆的不对称复合材料在氮气气氛下650℃煅烧2h，得到不对称中空多孔复合材料。
本实施例制备得到的不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的SEM和TEM图如图9-10所示，可以看出不对称结构，有机硅部分明显减小。本实施例制备得到的聚多巴胺包覆的不对称复合材料经过氮气气氛下高温煅烧后的不对称中空多孔复合材料，SEM和TEM图如图11-12所示，保持了原来的不对称结构，同时出现了中空结构。
实施例3
移取200.0mL去离子水加入500mL圆底烧瓶中，再依次加入14g的聚苯乙烯球、1.2g的3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，0.6g的十二烷基硫酸钠，0.6g的过硫酸钾，0.3mL的氨水，混合均匀后在80℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒。随后将1g的不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒加入200mL的0.1mol/L的三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中，35℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到聚多巴胺包覆的不对称复合材料。1.0g的聚多巴胺包覆的不对称复合材料在氮气气氛下650℃煅烧2h，得到不对称中空多孔复合材料。
本实施例制备得到的不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒的SEM和TEM图如图13-14所示，可以看出不对称结构，有机硅部分明显增大。本实施例制备得到的聚多巴胺包覆的不对称复合材料经过氮气气氛下高温煅烧后的不对称中空多孔复合材料，SEM和TEM图如图15-16所示，保持了原来的不对称结构，同时出现了中空结构。从实施例可以看出，该方法刻蚀显示对不对称中空结构的可控调节。
对比例1
移取200.0mL去离子水加入500mL圆底烧瓶中，再依次加入14g的聚苯乙烯球、0.6g的3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，0.6g的十二烷基硫酸钠，0.3mL的氨水，混合均匀后在80℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到纳米颗粒。
本实施例制备得到的纳米颗粒如图17所示，有机硅并未生长在聚苯乙烯球上，说明了过硫酸钾在形成不对称结构中起到了重要作用。
对比例2
移取200.0mL去离子水加入500mL圆底烧瓶中，再依次加入14g的聚苯乙烯球、0.6g的3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，0.6g的十二烷基硫酸钠，0.6g的过硫酸钾，混合均匀后在80℃下反应8h。取出后离心，用水和乙醇分别冲洗，烘干后得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒。
本实施例制备得到的纳米颗粒如图18所示，有机硅小颗粒均匀分散在聚苯乙烯球上，说明了氨水在形成不对称结构中起到了重要作用。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和使用发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于上述实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。
Claims (2)
1.一种不对称中空多孔复合材料的制备方法，其特征在于，利用聚苯乙烯球作为基底，加入有机硅前驱体、稳定剂、引发剂、催化剂，反应得到不对称结构有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒；再以盐酸多巴胺为前驱体在三羟甲基氨基甲烷盐酸盐溶液中包覆有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒得到不对称复合材料，进一步通过在惰性气体环境下高温煅烧，得到不对称中空多孔复合材料；
所述的有机硅前驱体为3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷，所述3-异丁烯酰氧丙基三甲氧基硅烷的质量浓度为0.5-6 g/L；
所述稳定剂为十二烷基硫酸钠，质量浓度为0.1-10 g/L；
所述引发剂为过硫酸钾，质量浓度为0.1-10 g/L；
所述催化剂为氨水，所述氨水的添加量为0.1-10 mL/L；
所述反应的温度为50~100 ℃，时间为2~24 h；
所述有机硅-聚苯乙烯纳米颗粒浓度为0.2-20 g/L；
所述三羟甲基氨基甲烷盐酸盐的摩尔浓度为0.001-0.9 mol/L；
所述高温煅烧的温度为400~1200 ℃，时间为1~10 h。
2.根据权利要求1所述的一种不对称中空多孔复合材料的制备方法，其特征在于，所述惰性气体为氮气、氩气其中一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111631166.XA CN114348976B (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种不对称中空多孔复合材料的制备方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202111631166.XA CN114348976B (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种不对称中空多孔复合材料的制备方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN114348976A CN114348976A (zh) | 2022-04-15 |
| CN114348976B true CN114348976B (zh) | 2023-11-24 |
Family
ID=81102876
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202111631166.XA Active CN114348976B (zh) | 2021-12-29 | 2021-12-29 | 一种不对称中空多孔复合材料的制备方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN114348976B (zh) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN114933684B (zh) * | 2022-05-20 | 2023-09-26 | 复旦大学 | 一种中空纳米线及其制备方法 |
| CN117511110B (zh) * | 2023-11-09 | 2024-05-10 | 山东方特管业有限公司 | 一种电缆护套用聚丙烯复合材料及其制备方法 |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105440218A (zh) * | 2014-08-22 | 2016-03-30 | 中国科学院化学研究所 | 有机/无机杂化Janus颗粒的可控批量制备方法 |
| CA2985298A1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-05-09 | Fccl Partnership | Apparatus for viscous hydrocarbon transportation |
-
2021
- 2021-12-29 CN CN202111631166.XA patent/CN114348976B/zh active Active
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105440218A (zh) * | 2014-08-22 | 2016-03-30 | 中国科学院化学研究所 | 有机/无机杂化Janus颗粒的可控批量制备方法 |
| CA2985298A1 (en) * | 2016-11-09 | 2018-05-09 | Fccl Partnership | Apparatus for viscous hydrocarbon transportation |
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| "Bioinspired polydopamine coating as a versatile platform for synthesizing asymmetric Janus particles at an air-water interface";Bin Shanga et al;《Applied Surface Science》;第第509卷卷;第1-8页 * |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN114348976A (zh) | 2022-04-15 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN114348976B (zh) | 一种不对称中空多孔复合材料的制备方法 | |
| CN107522867B (zh) | 内部限域生长MOFs的空心碳纳米球的制备方法 | |
| CN1247455C (zh) | 一种二氧化硅介孔材料及其制备方法 | |
| CN107481827B (zh) | 内部限域生长MOFs的空心磁性碳纳米球的制备方法 | |
| Li et al. | Controllable synthesis of metal–organic framework hollow nanospheres by a versatile step-by-step assembly strategy | |
| CN112038648A (zh) | 一种中空结构过渡金属钴、氮共掺杂炭氧还原催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN112680746B (zh) | 一种ZIF-67@MXene复合材料、制备方法及其应用 | |
| CN109265704B (zh) | 一种高效制备zif-8材料的方法 | |
| CN108996557B (zh) | 一种空心球结构氧化镍/氧化铜复合纳米材料及其制备方法 | |
| CN114260027B (zh) | 一种制备金属氧化物@金属有机骨架核壳材料的方法 | |
| CN111889104B (zh) | 一种0d/2d复合氧化钙金属氧化物纳米催化材料的制备方法及应用 | |
| CN108380203B (zh) | 一种介孔壁中空核壳球形LaMnO3钙钛矿催化剂及其制备方法 | |
| CN111558392B (zh) | 一种用于甲烷二氧化碳干重整反应的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN113698617B (zh) | 一种超薄二维分级多孔zif-67的合成方法 | |
| CN107349955A (zh) | 一种多孔石墨烯/分子筛复合薄膜酸催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN114950410B (zh) | 一种锆锰复合材料的合成方法 | |
| CN110127620B (zh) | 金属氧化物有序交叉纳米线阵列及其制备方法 | |
| CN114988419B (zh) | 一种SiO2/SnSe/C纳米球及其制备方法 | |
| CN113526512A (zh) | 一种二氧化硅溶胶及其制备方法 | |
| CN114790296A (zh) | 一种空心金属有机框架材料的制备方法 | |
| CN108584908B (zh) | 一种单分散多孔碳球及其制备方法 | |
| CN111849017A (zh) | 多孔聚合物/碳复合材料及其超组装方法 | |
| CN107758676A (zh) | 一种基于摇铃形结构模板制备双层中空纳米硅酸锰的方法 | |
| CN113173587B (zh) | 一种制备纳米片状Ce-SAPO-34分子筛的方法 | |
| CN113444212B (zh) | 一种含羧基硅倍半氧烷包覆二氧化锆多孔聚合物及其制备方法和应用 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |