[发明专利]一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料及其制备方法

权利要求书

1.一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料的制备方法，其特征是：将含分子A物质以粉体的形式与含分子B物质的水溶液混合，混合时伴以搅拌，再向混合体系中滴加金属盐溶液，滴加时伴以搅拌，制得超支化型杂化物微球，超支化型杂化物微球经140~230℃热处理制得含金属离子的超支化型杂化多孔材料，其中，金属盐溶液中的金属离子为Mⁿ⁺；

分子A为端基含羧基的超支化聚合物分子；

分子B为带胺基的链状分子；

所述含分子B物质的水溶液的浓度为0.3~0.58mol/L；

所述混合体系中，含分子A物质与含分子B物质的摩尔比为1:2~7；

所述金属盐溶液的浓度为0.4~1.2mol/L，加入的金属盐总量与含分子A物质的摩尔比为1:2~6；

超支化型杂化物的分子结构式主要由分子A、分子B和金属离子Mⁿ⁺构成，n的取值范围为1~3；

分子A中的羧基、分子B中的胺基和金属离子Mⁿ⁺间通过离子键和配位键键接形成三角形键合结构，结构式如下：

；

式中，R为阳离子基团、阴离子基团或极性非离子基团；

Mⁿ⁺为Ag⁺、Fe²⁺、Fe³⁺、Au³⁺、Cr³⁺、Zn²⁺、Pt²⁺、Pd²⁺、Cu²⁺、Ni²⁺、Cd²⁺或者为3价稀土金属离子；

分子A和分子B中，羧基含量、胺基含量和羟基含量之和为分子A和分子B的摩尔量之和的130%~170%；

通过离子键和配位键键接的羧基和通过离子键和配位键键接的胺基含量之和大于等于分子A和分子B中羧基和胺基摩尔量之和的20%；

分子A中端羧基的数量占端基总量的25%~100%，分子A的支化度为30%~100%，相对分子量为1100~50000g/mol，除了羧基的O之外，分子A主要由C和H构成；

分子B的相对分子量≤5000g/mol，除了胺基的N之外，分子主链主要由C和H构成；

含金属离子的超支化型杂化多孔材料中金属离子的负载量为70~1700mg/g；

含金属离子的超支化型杂化多孔材料的孔径为40~100nm，孔隙率为40%~60%；

含金属离子的超支化型杂化多孔材料的起始分解温度为340~380℃，600℃下残炭率为50~65wt%。

2.根据权利要求1所述的一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料的制备方法，其特征在于，所有搅拌的搅拌速率为300~400rpm，所述滴加结束后进行抽滤分离，抽滤分离得到的滤饼在温度为25~30℃、真空度为-0.09~-0.1MPa的条件下真空干燥8~12h；

所述热处理的氛围为空气，所述热处理的时间为40~50min，所述热处理前的升温速率为15~20℃/min。

3.根据权利要求1所述的一种含金属离子的超支化型杂化多孔材料的制备方法，其特征在于，所述含分子B物质选自链长小于6个碳的烷基链胺、聚醚胺D230、聚醚胺D400、聚醚胺D2000、聚醚胺D4000、聚醚胺T403、聚醚胺T3000、聚醚胺T5000、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1810、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1812、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1815、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1205、脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1210和脂肪胺聚氧乙烯醚AC-1215中的一种；所述金属盐溶液为AgNO₃、FeCl₂、FeCl₃、HAuCl₄、Cr₂(SO₄)₃、ZnCl₂、PtCl₂、PdCl₂、CuSO₄、Ni(NO₃)₂或CdCl₂的水溶液或者为稀土金属盐溶液。