[发明专利]一种双层碗状聚合物中空介孔纳米材料及其制备方法

权利要求书

1.一种双层碗状聚合物中空介孔纳米材料的制备方法，其特征在于，所述方法包括如下步骤：

(1)聚合反应制备核壳球：将聚苯乙烯纳米微球加入由乙醇和聚乙烯醇水溶液形成的混合溶液中，搅拌使其分散均匀得到聚苯乙烯纳米微球悬浊液，在N₂保护下加入丙烯酰胺中，加入乙醇，搅拌均匀，再依次加入苯乙烯、二甲基丙烯酸二乙醇酯溶液、过硫酸钾溶液和金属盐溶液，搅拌使其分散均匀后超声辐射，升温至60～75℃下进行聚合反应12～24h，离心分离得到的固体依次用去离子水和无水乙醇洗涤，得到核壳微球；

(2)将步骤(1)中制备的核壳微球加入由乙醇和聚乙烯醇水溶液形成的混合溶液中，超声分散得到核壳微球悬浮液，在N₂保护下加入乙醇，搅拌使其混合均匀，依次加入苯乙烯、二甲基丙烯酸二乙醇酯溶液、过硫酸钾溶液和金属盐溶液，搅拌使其分散均匀后超声辐射5min，升温至80～95℃下进行聚合反应12～24h；

(3)将步骤(2)中反应得到的产物进行程序降温至-40℃，冷却48h后恢复室温得到双层核壳结构的产物；

(4)将所述双层核壳结构的产物加入水中超声分散，碱化至pH＝10～11后继续反应9～12h，依次用去离子水、乙醇洗涤，晾干得到粉末状白色锌离子生长成氢氧化锌的核壳结构；

(5)将步骤(4)中反应得到的产物分别用酸、氯仿或甲苯洗涤，除去氢氧化物或孔模板，离心洗涤得到双层碗状聚合物中空介孔纳米材料。

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述聚乙烯醇水溶液的质量分数为8％；所述混合溶液中乙醇和聚乙烯醇水溶液的体积比1:5；

在步骤(1)和步骤(2)中所述由乙醇和聚乙烯醇水溶液形成的混合溶液与在N₂保护下加入乙醇的体积比为1:3。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(1)中所述聚苯乙烯纳米微球、由乙醇和聚乙烯醇水溶液形成的混合溶液、丙烯酰胺、苯乙烯、二甲基丙烯酸二乙醇酯、过硫酸钾和金属盐的比例为150～180:15～20:2.0～5.0:1.6～3.2:0.5～0.8:0.08～0.1:1.0～2.0，g:L:mol:mol:mol:mol:mol。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(2)中所述核壳微球、由乙醇和聚乙烯醇水溶液形成的混合溶液、苯乙烯、二甲基丙烯酸二乙醇酯、过硫酸钾和金属盐的比例为80～100:10～15:0.64～0.96:0.4～0.6:0.064～1.096:0.8～1.0，g:L:mol:mol:mol:mol。

5.根据权利要求1～4任一项所述的制备方法，其特征在于，所述金属盐为Zn(OAC)₂^.2H₂O。

6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(3)中所述程序降温的流程为：先降温至70℃，保温30min；降温至60℃，保温20min；降温至40℃，保温5min；降温至20℃，保温5min；降温至0℃，保温5min；降温至-20℃，保温5min；降温至-40℃，保温120min；

所述降温过程中的降温速度为2℃/min。

7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤(5)中所述酸为浓度为0.1～0.5M的醋酸。

8.根据权利要求1～7任一项所述制备方法制备的双层碗状聚合物中空介孔纳米材料。

9.根据权利要求8所述的双层碗状聚合物中空介孔纳米材料，其特征在于，所述纳米材料内层碗径为250～310nm，外层碗径为350～450nm，高为200～480nm，所述纳米材料内成和外层含有若干直径为2～50nm的介孔。