[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

说明书

技术领域

本发明的技术方案涉及高分子材料、无机多孔材料领域，具体涉及以水溶性纳米微球为胶体晶模板制备三维有序大孔材料。

背景技术

三维有序大孔材料（Three-dimensionally ordered macroporous materials,3DOM）又称为反蛋白石结构材料（inverse opals），是指具有均一孔径尺寸的高度单分散的球孔在三维空间内高度均匀地分散在基质（聚合物、无机氧化物、半导体材料、金属等）中，且每个球孔之间又有小孔连通的一种新型材料。与其它多孔材料相比，三维有序大孔材料具有独特的排列整齐有序的大孔结构，不但具有孔径尺寸单一、孔结构在三维空间内有序排列的特点，而且其孔径尺寸大，一般在50nm以上（最大可达几个微米），可用于大分子的催化、过滤和分离，弥补了以往小孔结构分子筛及介孔材料难以让大分子进入空腔的缺点（Stein A.Spheretemplating methods for periodic porous solids.Microporous and Mesoporous Materials,2001,44,227～229.）。同时，该种材料孔径尺寸大且分布均匀，孔道排列整齐有序，与其它多孔材料相比，其独特的孔道结构有利于物质从各个方向进入孔内，降低物质扩散阻力，为物质的扩散提供最佳流速及更高的效率（Holland B T,Blanford C F,Stein A.Synthesis of macroporousminerals with highly orderedthree-dimensional arrays of spheroidal voids.Science,1998,281,538～539.）。使其在载体、催化剂、分离材料和电极材料等众多领域有着广阔的应用前景。目前，三维有序大孔材料在光学领域、吸附领域、催化领域、生物玻璃制作、传感器、电学等方面都有很大的发展，现在已报道制成的3DOM材料包括各种聚合物、陶瓷材料、无机半导体材料、金属氧化物、硫化物、单质金属和非金属、合金、杂化的有机硅酸盐以及不同成分的复合物等（李艳华,曾冬铭,黄可龙.有序大孔材料的制备及其应用.化学进展.2008,20(2-3):245～252.）。

三维有序大孔材料的合成方法主要有模板法和电子照射聚合物胶体法（Sung O C,Hye YJ,Seong K A.A Novel route to three-dimensionally ordered macroporous polymers by electronirradiation of polymer colloids.Adv Mater,2005,17(1):120～125）。模板法是制备三维有序大孔材料最常用的方法。这种制备方法方便而且通用性很高，能够将模板结构忠实的还原，因而受到广泛的应用。通过调节模板微球的尺寸，有序孔的尺寸和序列分布可以得到精确的控制（Y.Xia,B.Gates,Y.Yin,Y.Lu,Adv.Mater.,2000,12,693-713.）。