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1、第20卷第4期高分子材料科学与工程Vol.20,No.42004年7月POLYMERMATERIALSSCIENCEANDENGINEERINGJul.2004有机大分子在有序多孔材料制备中的应用陈鸿奎,霍书娟,高建平,向安(天津大学理学院,天津300072)摘要:多孔性材料广泛用于阻隔材料、结构材料、催化剂材料、分离与吸附等领域。随着纳米技术的迅速发展,高度有序的多孔性材料由于其在光电子、新型催化剂、高效吸附剂和分离介质、电极材料、生物医学领域种种潜在的用途而倍受瞩目。如何快速、高效地制备有序多孔材料是一项艰巨的任务。文中主要介绍
2、有机大分子在有序多孔材料制备中的应用。关键词:有序多孔材料;溶胶-凝胶法;双光子聚合;失蜡法中图分类号:TB383文献标识码:A文章编号:1000-7555(2004)04-0011-05近来,随着纳米技术的迅速发展,微观有序胶法和大分子组装模板法相结合,开发出许多材料以其独特的性能引起了人们的广泛兴趣。新的制备技术。其中,三维有序多孔材料取得了很大的进展。1.1溶胶-凝胶技术为基础制备有序多孔材料不规则多孔材料能用作质轻的结构材料或溶胶-凝胶法是制备无机材料的有效方法,者热、声和电的绝缘体以及药物控释载体。窄孔将大分子模板技术与其相
3、结合可以制备出高规径分布材料可应用于常规的催化、分离、吸附、整度、亚微米尺度的多孔材料。依据所用大分子[1]层析和过滤。孔径分布有序的晶体可以用作模板的不同,可以分为以下三种方法。[2]太阳能收集器、定量控制装置以及用作X射1.1.1聚合物乳胶粒为模板制备有序多孔材[3][5]线或者中子的微聚焦镜,而具有特定的孔形料:1997年,Velev等人用聚苯乙烯乳胶粒状和孔内具有特定基团的多孔材料则用于分子(PS)为模板制备了多孔二氧化硅,技术的关键识别和化学传感器等多种技术中。对于组织工在于使聚苯乙烯乳胶粒在滤膜上缓慢堆积起程中使用的多孔支
4、架材料,孔的大小和分布对来,形成紧密堆积的、有序的层状结构(厚度约细胞的生长有很大的影响。若多孔材料的孔径为10m),从而实现对材料孔径及其分布的控与光的波长相当,则该材料具有独特的光学性制,成为当今制备多孔性材料的工艺雏形。[6]能,因此有序多孔材料在新兴的光子晶体、光电1998年,Holland等人报道了以均一半径开关等光电子器件的制造领域可望发挥更大的的PS(470nm)乳胶粒为模板,采用溶胶-凝胶作用。法将密堆积的PS乳胶粒的有序性转印到三维金属氧化物结构中,制得了孔径为320nm～1有序多孔材料制备技术360nm的连孔氧化
5、钛、氧化锆和氧化铝多孔材多孔材料制备的关键问题是如何控制孔的料。该法操作简单,适用于多种金属氧化物、磷大小、形状和分布以及在孔中引入功能基团及化物、硫化物多孔材料的制备,具有产业化前功能分子。多孔材料制备方法很多,常用的有倒景。[4]相法、相分离法、溶剂致孔等,但它们都不能1999年Johnson等人[7]报道了用二乙烯精确地控制孔径和分布。近来,人们将溶胶-凝基苯、二甲基丙烯酸乙二酯为单体制备共聚物收稿日期:2002-08-27;修订日期:2002-12-02基金项目:天津自然科学基金项目(013603011)作者简介:陈鸿奎(1
6、978-),男,硕士生.联系人:高建平E-mail:jianpingg@eyou.com12高分子材料科学与工程2004年介孔材料的方法。直径为35nm的二氧化硅颗氧化烯烃三嵌段共聚物为导向剂,在无水溶剂粒经高压压片、烧结,得到颗粒之间留有孔道的中使用金属氯化物作为前驱体,用溶胶-凝胶法二氧化硅烧结膜;接着向孔道内注入单体和引制备金属氧化物介孔材料的方法。同年,Kim[11]发剂偶氮二异丁腈,在60℃单体聚合。然后用等人报道了运用超分子组装技术制备介孔氢氟酸将二氧化硅颗粒溶出,得到多孔的聚合分子筛的方法。分子筛孔壁在3nm～70nm之
7、物材料。有机多孔材料的优点在于其易于化学间,比以前方法制得的薄得多,热稳定性极好。[12]改性,引入功能化基团。但与无机多孔性材料相1999年,Jennkhe等人提出了完全不用模板比,该领域文献较少。制备有机多孔材料的新方法(如Fig.2所示),近年来,由于具有核-壳结构的纳米或亚微实验中采用聚苯基喹啉和聚苯乙烯的双嵌段共米颗粒表现出特殊的性质,如不同的表面化学聚物,之间通过一个苯基酰胺桥相连。由于CS2组成、特殊的磁学与光学性质等,因而在科学研是聚苯乙烯的良溶剂,所以该双嵌段共聚物在[8]究与工程技术领域很受重视。CarusoF.等
8、人CS2中会像表面活性剂那样聚集成一个球体,报道了制备多孔性材料的逐层自组装技术。其聚苯乙烯朝外,聚苯基喹啉朝内,形成中空的软特点是利用胶粒和纳米粒子表面的静电作用进球;与此相似,如果换用聚苯基喹啉的良溶剂,行多次包裹操
