[发明专利]一种以水溶性胶体晶为模板制备三维有序大孔材料的方法

权利要求书

1.一种以水溶性胶体晶为模板制备三维有序大孔材料的方法，其特征为包括以下步骤：（1）水溶性聚丙烯酰胺胶体晶模板的制备，根据不同粒径采取以下方法之一：

方法一：粒径在80-300nm的聚丙烯酰胺胶体晶模板的制备

在反应器中加入丙烯酰胺水溶液（AM）、山梨糖醇酐油酸酯（Span80）和失水山梨醇单油酸酯聚氧乙烯醚(Tween80)，再加入环己烷，在氩气保护下进行反应，并搅拌，待溶液加热至30-60℃并且体系稳定时，再加入引发剂，保持反应温度，4-7h后停止反应，将所得乳浊液移出，离心或者自然沉降得到单分散聚丙烯酰胺胶体晶模板；

物料组成及配比如下：

其中，体积比环己烷：丙烯酰胺水溶液＝0.5-1：4，丙烯酰胺水溶液浓度15-45%；质量比Span80：Tween80＝1：1；

或者，方法二：粒径在300-500nm的聚丙烯酰胺胶体晶模板的制备

在反应器中加入丙烯酰胺(AM)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，再加入分散介质1，加热到60-75℃，在氩气保护下进行反应，并搅拌，待溶液加热至60-75℃并且体系稳定时，再加入引发剂，搅拌反应7h后停止，将所得乳浊液移出，离心或者透析后自然沉降得到单分散聚丙烯酰胺胶体晶模板。

物料组成及配比如下：

其中，分散介质1为蒸馏水和TBA混合溶液，其体积比为H2O：TBA=4：5

或者，方法三：粒径在500-800nm的聚丙烯酰胺胶体晶模板的制备

在反应器中加入丙烯酰胺(AM)和聚乙烯吡咯烷酮(PVP)，再加入分散介质2，水浴或油浴加热到60-75℃，在氩气保护下进行反应，并搅拌，待体系稳定时，再加入引发剂，搅拌下保持温度稳定，7h后停止反应，将所得乳浊液移出，离心或者透析后自然沉降得到单分散聚丙烯酰胺胶体晶模板；

物料组成及配比如下：

其中，分散介质2为蒸馏水和无水乙醇混合溶液，其体积比为H₂O：EtOH=3：7；

（2）三维有序大孔材料的制备，为以下两种方法中任一：

方法一：三维有序大孔聚合物的制备

将单体1和引发剂配制成溶液，常温搅拌2h，待引发剂完全溶解后，得到填充物，待用；物料比为质量比单体：引发剂=100：0.1-5

将制得的聚丙烯酰胺胶体晶模板放入反应器中密封好并抽真空1-2h，将上步制得的填充物注入到反应器中并将模板浸没，浸泡0.5-1h后，放入40-60℃烘箱中预聚2-4h后，再放入50-80℃聚合12-20h；

反应完后，将制好的材料取出，打磨去除掉多余的填充物，放入水中，搅拌6-12h，超声处理3-6h，即得所需孔材料；

其中，单体1是结构式为的可液相填充的烯类单体的一种或多种，其中X、Y均为：烷烃基，苯基，酯基，羧基，腈基或酰胺基；

引发剂引发剂为：偶氮类、有机过氧类或无机过氧类引发剂；

或则，方法二：三维有序大孔无机物的制备

取单体2、盐酸(HCl)、水（H₂O）、无水乙醇(EtOH)加入反应器中，搅拌后得到填充物，待用；物料比为体积比单体2∶EtOH∶盐酸∶H₂O=8.4∶0-10∶0.4-2∶0.7-4.8

将上面的道的聚丙烯酰胺胶体晶模板放入反应器中密封好并抽真空1-2h，将上步制得的填充物注入到反应器中并将模板浸没，浸泡0.5-1h后，放入25-60℃烘箱中聚合12-48h；反应完后，将制好的材料取出，打磨去除掉多余的填充物，放入水中，搅拌6-12h，超声处理3-6h，即得所需孔材料。

2.如权利要求1所述的以水溶性胶体晶为模板制备三维有序大孔材料的方法，其特征为所述的单体1为取代苯乙烯、丙烯酸酯类和带有功能基团的（甲基）丙烯酸酯类中的一种或多种。

3.如权利要求1所述的以水溶性胶体晶为模板制备三维有序大孔材料的方法，其特征为步骤（2）三维有序大孔材料的制备中，方法一中的引发剂为偶氮二异丁腈AIBN、过氧化二本甲酰BPO或过硫酸铵。

4.如权利要求2所述的以水溶性胶体晶为模板制备三维有序大孔材料的方法，其特征为所述的步骤（2）三维有序大孔材料的制备中，方法一中的单体1为甲基丙烯酸甲酯、苯乙烯、丙烯腈和二乙烯基苯中的一种或多种。

5.如权利要求1所述的以水溶性胶体晶为模板制备三维有序大孔材料的方法，其特征为所述的步骤（2）三维有序大孔材料的制备中，方法二中的单体2是正硅酸乙酯（TEOS）或钛酸四丁酯（TBT）。