[发明专利]一种双基团改性透明介孔二氧化硅凝胶独石的制备方法

说明书

技术领域

本发明一种双基团改性透明介孔二氧化硅凝胶独石的制备方法，属于介孔分子筛功能材料技术领域，具体涉及一种孔道被两种有机功能化基团改性的大尺寸、无裂纹、光学透明的介孔二氧化硅凝胶独石的制备方法。

背景技术

由表面活性剂作模板参与形成的透明介孔凝胶独石因具有高的透光率、低的外表面积，且其内在有序而可调的孔道结构可使染料分子、光敏分子、半导体颗粒或导电纳米线等客体分子以较高的浓度嵌入而不发生分子间的相互聚集，因此在新型光学器件的研制领域具有广泛的应用前景。

然而，作为主体材料的透明介孔凝胶独石，其孔道的尺寸、结构、微区极性、荷电性及其可调节性等参数会显著影响染料等客体分子在其中的分布、聚集状态及其稳定性，并进而影响材料的光学性能。而目前国内外所公开报道的大多数透明介孔凝胶独石主要是由电中性的纯二氧化硅骨架所组成，如专利文件200310108844.X、200410061428.3、200810055060.8、2008100550595、201010150341.9和201010150344.2等所公开的技术方案，或由硅铝骨架所组成，如专利文件201210507651.0和201210531276.3所公开的技术方案。这些凝胶的骨架组分相对单一，对孔道微区环境极性的可调节性有限。显然，若对透明介孔二氧化硅凝胶独石的中性骨架进行多元的有机功能化改性，以实现对凝胶微观结构和极性在更宽范围的调节，将在新型光学器件的研制领域具有更为重要的应用价值。而且，这种改性也可同时实现对介孔凝胶表面性质如亲/憎水性及其孔径和孔结构的调节，也可使形成的杂化介孔凝胶组合无机和有机整体材料的优点，改善凝胶的机械性能，更重要的是凝胶孔道中不同功能化基团的存在及其合理分布将为所掺杂的客体分子提供更多极性或非极性微区环境的选择，并调节其在凝胶孔道内部不同区域的分布和迁移，进而实现对材料光学性能在更宽范围的调节。

目前已公开报道的有机-无机杂化介孔材料多呈粉体形态，如专利文件01126475.6、03123974.9、200780004866.8和200810055454.3等所公开的技术方案，而专利文件200610088950.X和200810229873.4等所公开的有机-无机杂化整体材料则均呈不透明态，难以在光学器件的研制领域加以应用。

最近，我们在硕士论文《杂化透明介孔二氧化硅凝胶独石的控制制备及其结构表征》（2011年太原理工大学硕士学位论文，硕士生畅通，导师王晓钟）中公开了一种有机功能化改性透明介孔二氧化硅凝胶独石及其制备方法，但这类凝胶主要采用双硅源共缩聚法进行合成，其孔道被单一功能化基团所改性，对孔道微区环境极性的可调节性范围受到限制。

发明内容

本发明一种双基团改性透明介孔二氧化硅凝胶独石的制备方法，具体涉及一种孔道被两种有机功能化基团同时改性的大尺寸、无裂纹、光学透明介孔二氧化硅凝胶独石的制备方法，目的在于改善现有透明介孔二氧化硅凝胶独石的骨架组成相对单一的不足，为不同客体分子在双基团改性透明介孔二氧化硅凝胶孔道内部的分散、迁移和聚集状态的调节提供多样化选择的极性或非极性微区环境，进而为新型光学器件的研制提供一类新的基体材料。