[发明专利]官能化双峰周期性介孔有机硅酸盐(PMO)及使用赝晶转变制造其的方法

说明书

本发明涉及一种通过赝晶转变制造官能化双峰周期性介孔有机硅酸盐(PMO)的方法；涉及包含至少一种有机硅酸盐和至少一种官能组分的官能化双峰周期性介孔有机硅酸盐(PMO)；以及涉及所述PMO作为过滤材料、吸附介质、传感器材料或用于医药产品、杀虫剂或农药的载体材料的用途。

技术领域

本发明涉及一种通过赝晶转变制造官能化双峰周期性介孔有机硅酸盐(PMO)的方法，涉及包含至少一种有机硅酸盐和至少一种选自官能团、染料、酶和抗体的官能组分的官能化双峰周期性介孔有机硅酸盐(PMO)，以及涉及所述PMO作为过滤材料，吸附介质，传感器材料或作为医药产品、杀虫剂或农药用载体材料的用途。

背景技术

多孔材料，特别是具有例如耐化学性、耐热性和耐机械性的性质以及几何形状多样性的多孔玻璃，具有广泛的应用潜力。它们由96～98％SiO₂组成，并且具有单峰孔隙结构，其被结构化为海绵状三维网络[F.Janowski、W.Heyer、-Herstellung,Eigenschaften und Anwendungen.(Porous Glasses-Manufacturing,Properties andApplications(多孔玻璃-制造、性质和应用))编辑，VEB Deutscher Verlag fürGrundstoffindustrie,Leipzig,1982.]。多孔玻璃可以作为球体、颗粒或整体形式的毛细管、膜、管或棒得到。

根据孔隙尺寸，将它们分为微孔物质(＜2nm)、介孔物质(2nm至50nm)和大孔物质(＞50nm)。

使用溶胶-凝胶法和赝晶转变，可以制造比表面积超过1000m²/g、孔隙分布窄和长程有序度高的介孔玻璃。

Yanagisawa等描述了使用烷基三甲基铵表面活性剂由层状硅酸盐水硅钠石制造具有均匀孔隙直径的介孔二氧化硅材料，其中获得了约900m²/g的比表面和2nm至5nm的孔隙半径分布(Yanagisawa等，1990)。

1992年，美孚石油公司(Mobil Oil Company)开发了所谓的M41S硅酸盐相，这是一类周期性介孔二氧化硅材料(Kresge等，1992，Beck等，1992)。典型的代表是物质编号为41的美孚组合物(MCM-41)和物质编号为48的美孚组合物(MCM-48)。不利地，这些无机化合物具有亲水性表面，因此仅能通过有机官能无机锚定基团确保疏水性。

硅酸盐前体如原硅酸四甲酯(TMOS)、原硅酸四乙酯(TEOS)或原硅酸四异丙酯(TPOS)用于溶胶-凝胶法。

有机硅酸盐可以使用溶胶-凝胶法由硅酸盐前体制造。Shea等和Loyt等描述了使用溶胶-凝胶法由双甲硅烷基化有机硅烷和多甲硅烷基化有机硅烷制造有机硅酸盐干凝胶和气凝胶(Shea等，1992，Loyt等，1995，Shea等，2001)。Inagaki等和Melde等首次描述了在向周期性介孔有机硅酸盐(PMO)中添加结构导向剂(例如，表面活性剂)的情况下的双甲硅烷基化有机硅烷的缩合反应。(Inagaki等，1999，Melde等，1999，Asefa等，1999)，其中具有有机残基的桥连聚倍半硅氧烷排列在具有周期性六方排列的孔隙的骨架中。

制造介孔有机硅酸盐的其他可能性是有机基团制备后应用到纯无机介孔硅酸盐材料(接枝)，其中使表面硅醇基团与有机官能的烷氧基硅烷、氯硅烷、硅氮烷反应，并且共缩合，在所述共缩合中，使硅酸盐前体如TEOS与烷氧基硅烷、氯硅烷和结构导向剂反应(Hoffmann等，2006)。与有机分子的反应由于可能的孔隙封闭而可以导致孔隙率降低。

周期性介孔有机硅酸盐使用内模板化法形成。

在已知的制造介孔有机硅酸盐的方法中，孔隙的堵塞或瓶颈状减少和表面上的不均匀分布可以是不利的。宏观形状不可自由选择。