[发明专利]一种基于嵌段共聚物自组装体制备大孔径有序介孔TiO2的制备方法

说明书

本发明公开了一种基于嵌段共聚物自组装体制备大孔径有序介孔TiO₂的制备方法，属于介孔材料的合成技术领域。本发明利用嵌段共聚物自组装形成的介孔球为模板，一步合成具有高比表面积和内部互相贯通的介孔二氧化钛材料的制备方法。将嵌段共聚物聚苯乙烯‑嵌段‑聚丙烯酸溶解于甲苯和甲醇的混合溶剂中，在磁力搅拌下搅拌一定时间，向溶液中加入适量的钛酸四丁酯在室温下搅拌、再陈化2天，将得到的液体离心、洗涤、烘干收集固体，于500℃煅烧5小时以除去模板得到具有较高比表面积和内部互相贯通的锐钛矿相介孔二氧化钛材料。这种材料在磷酸化蛋白的富集方面有较好的应用。

技术领域

本发明属于介孔材料的合成技术领域,具体涉及一种合成具有较高比表面积和内部互相贯通的锐钛矿相介孔二氧化钛材料的方法。

背景技术

自从20世纪90年代首次报道介孔材料以来，介孔材料因其卓越的性质，比如可控的孔道尺寸、高比表面积和孔容、多元化的骨架结构以及其广阔的应用前景，越来越受到科学家们的重视。时至今日，已经报道了很多种有机、无机及有机-无机杂化的介孔材料。介孔材料的孔道结构可极大地提高介孔材料的物理和化学性质，因而可应用在大分子催化、吸附、分离、传感、能量存储与转换、纳米反应器以及生物化学等领域。

利用两亲性的嵌段共聚物作为前驱体制备有序的介孔材料，这种方法最早由Lee等在1988年提出，他们采用聚苯乙烯-block-聚异戊二烯为前驱体，通过自组装得到六方堆积的有序结构，然后采用臭氧降解掉聚异戊二烯组分，得到了有序的高分子纳米孔薄膜。随后，Liu、Russell、Thomas等分别采用了相似的方法成功合成了多种高分子纳米孔材料。近年来，Hillmyer小组合成了两嵌段共聚物苯乙烯-block-聚丙交酯(PS-b-PLA)，通过自组装得到有序的纳米结构，然后采用碱性甲醇/水溶液降解掉PLA嵌段，得到有序的高分子纳米孔单片材料。

“软模板法”是合成有序介孔氧化物材料常用的方法之一，两亲性嵌段共聚物可以作为模板剂合成介孔材料。1998年，赵东元教授等首次使用大分子量的两亲性三嵌段共聚物(聚环氧乙烷-block-聚环氧丙烷-block-聚环氧乙烷PEO-b-PPO-b-PEO)作为模板剂成功合成出具有较大孔径(>10nm)的有序介孔硅材料(SBA-15)。Li等通过溶胶-凝胶方法在室温下在甲苯中使用两亲性二嵌段共聚物PS-b-PAA作为模板成功制备出了TiO₂纳米球，在可见光下显示出MB降解的光催化活性。Weisner课题组合成了大分子量聚异戊二烯-block-聚环氧乙烷(PI-b-PEO)两亲性嵌段共聚物并作为模板剂，通过溶剂挥发诱导自组装的方法，合成出了具有层状和二维六方介观结构的有机-无机复合纳米膜材料。Liu等通过后水解方法在氧化铁表面杂化上介孔TiO₂合成具有磁性的纳米锥形结构，然后应用于磷酸化肽段的富集。

发明内容

本发明解决的技术问题是提供了一种方法简单的合成具有较高比表面积和内部互相贯通的锐钛矿相介孔二氧化钛材料的基于嵌段共聚物自组装体制备大孔径有序介孔TiO₂的方法。

本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，一种基于嵌段共聚物自组装体制备大孔径有序介孔TiO₂的制备方法，将嵌段共聚物聚苯乙烯-嵌段-聚丙烯酸溶解于甲苯和甲醇体积比为1:3的混合溶剂中，在磁力搅拌下搅拌10h，再加入甲醇退火用于下一步反应，向溶液中加入钛酸四丁酯在室温下搅拌，再加入0.2ml的37％盐酸溶液搅拌，再陈化2天，将得到的液体离心、洗涤、烘干收集固体，于500℃煅烧5h以除去模板得到具有较高比表面积和内部互相贯通的锐钛矿相介孔二氧化钛材料。