有機(jī)無機(jī)雜化材料研究進(jìn)展

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1、表面活性劑有機(jī)—無機(jī)雜化材料研究進(jìn)展主要內(nèi)容概念功能相關(guān)應(yīng)用合成方法研究展望參考文獻(xiàn)有機(jī)—無機(jī)雜化材料在20世紀(jì)70年代末,出現(xiàn)了聚合物-SiO2的雜化材料,但當(dāng)時(shí)還沒有雜化材料的概念。1984年,Schmidt等人首先提出了有機(jī)-無機(jī)雜化材料的概念。無機(jī)材料和有機(jī)材料在納米尺度結(jié)合的復(fù)合材料，兩相間存在強(qiáng)的作用力或形成互穿網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)。分類根據(jù)其兩相間的結(jié)合方式和組成材料的組分可分為如下三類：第一類：有機(jī)分子或聚合物簡單包埋于無機(jī)基質(zhì)中，無機(jī)/有機(jī)兩組分之間通過弱鍵，如范德華力、氫鍵或離子間作用力而互相連接。第二類：無機(jī)組分與有機(jī)組分之間通過強(qiáng)的化學(xué)鍵（如共價(jià)鍵或離子—共價(jià)鍵）結(jié)合，有機(jī)

2、組分通過化學(xué)鍵嫁接于無機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，而不是簡單包裹于無機(jī)基質(zhì)中。第三類：在上述第一類和第二類雜化材料中加入摻雜物（有機(jī)的或無機(jī)的）時(shí)，摻雜組分嵌入無機(jī)/有機(jī)雜化基質(zhì)中得到此類雜化材料。功能有機(jī)-無機(jī)雜化材料由于其特殊的形態(tài)結(jié)構(gòu)使其具有優(yōu)異的力學(xué)性能、熱學(xué)性能、電學(xué)性能、光學(xué)性能，主要應(yīng)用于：光學(xué)材料、電學(xué)材料、涂層材料、催化材料、磁性材料、生物材料、化學(xué)傳感器等。催化材料介孔硅基有機(jī)-無機(jī)雜化材料有機(jī)基團(tuán)通過嫁接或共聚的方法引入到氧化硅基介孔材料的孔表面或材料的骨架中，形成有機(jī)-無機(jī)雜化氧化硅基介孔材料。有機(jī)基團(tuán)的引入不僅可以作為活性中心，而且可以對(duì)介孔材料的表面性質(zhì)(親/憎水性)和孔徑進(jìn)

3、行調(diào)變從而在催化反應(yīng)中表面出更好的活性、選擇性、穩(wěn)定性。有機(jī)改性雜化介孔材料用于催化的優(yōu)點(diǎn)(1)催化劑在反應(yīng)中保持固態(tài),易從液相中分離(2)可以再生及循環(huán)使用(3)催化劑由于被嵌入骨架中,因此在擇型催化上有專一性(4)催化劑受孔道的保護(hù),其穩(wěn)定性得到改善催化應(yīng)用王虹蘇[2]等采用直接合成的方法，制備出了HMS型有機(jī)-無機(jī)雜化介孔堿性催化材料。采用多種手段對(duì)材料進(jìn)行表征，并通過典型的2,-羥基苯基甲基酮和苯甲醛縮合制備黃烷酮的反應(yīng)對(duì)其進(jìn)行催化活性測(cè)試。合成方法：以十八胺為模板劑，BTMSPA為有機(jī)硅源，通過與正硅酸乙酯共縮合合成。BTMSPA：Bis[3-(trimethoxysilyl

4、)propyl]amineAm0-HMS無硅源,Am1-HMS,Am2-HMS,Am3-HMS有機(jī)硅源量逐漸增加。Sullivan等把用磷酸修飾的有機(jī)-無機(jī)雜化材料((HO)SiCH2CHPO(OH)2CH2CH2SiO2(OH)n)，作為固體酸催化劑，用于片那醇的重排，轉(zhuǎn)化率可達(dá)80%。Li等對(duì)TiO2表面的羥基進(jìn)行活化，然后用氨丙基三乙氧基硅烷對(duì)其進(jìn)行修飾，從而制得了PANI/SAM-TiO2雜化材料。結(jié)構(gòu)分析表明PANI和TiO2之間生成了化學(xué)鍵，雜化材料具有良好的熱穩(wěn)定性能，在可見光區(qū)有高吸收，并且在太陽光下表現(xiàn)出優(yōu)異的光催化活性.在綠色催化方面,可以將金納米顆粒引入到硫醚功能

5、化的PMOs(PMOs,periodicmesoporousorganosilicas)孔道中。Richards等發(fā)現(xiàn)這類材料不僅是一種非常高效的醇類選擇氧化催化劑;而且對(duì)于烷烴的綠色氧化也非常高效,在十六烷的氧化中,TOF可達(dá)892h-1,循環(huán)三次后活性沒有明顯的降低。吸附材料中孔分子篩的表面由于有大量的硅羥基，因此其親水性很強(qiáng)，通過表面功能化后，其親水性會(huì)改變。利用這一原理，可把不同極性的液體分離。Lim[4]等的研究表明,乙烯基改性的MCM-41對(duì)有機(jī)非極性物質(zhì)的吸附性很強(qiáng),基于這種特點(diǎn),乙烯基改性的MCM-41及其相關(guān)的材料有可能在除去水中少量有機(jī)組份方面發(fā)揮作用。Zhao[3

6、]等對(duì)硅烷基化修飾的MCM-41的吸附性質(zhì)進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,MCM-41被三甲基硅烷改性后具有很強(qiáng)的疏水性,且對(duì)非極性的有機(jī)物表現(xiàn)出很好的吸附能力,這種材料可用于除去廢水及高濕度氣體中的揮發(fā)性有機(jī)物。環(huán)保領(lǐng)域用于對(duì)重金屬離子、放射性核素以及有機(jī)溶劑的吸附（高吸附能力、吸附的專一性）原理：用于吸附重金屬離子的中孔材料的表面含HSCH2CH2CH2—基團(tuán),而HS對(duì)重金屬離子有很強(qiáng)的親和力。Feng等[5]首次報(bào)道了將—SH嫁接于介孔材料MCM-41上,得到的吸附劑對(duì)Hg2+的最高吸附量達(dá)到505mg/g,用其處理含Hg2+(0.5—12ppm)的水溶液,處理后水中Hg2+濃度低于0.005

7、ppm,符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。SchemeofadsorbingheavymetalionsusingmesoporousmaterialsStein、Liu、Mercier、Pinnavaia等研究小組通過共聚或嫁接的方法將—SH引入MCM-41、SBA-15、MSU、HMS上,合成的雜化介孔材料都能有效吸附Hg2+、Pb2+、Ag+、Cd2+、Cu2+等重金屬離子。Walcarius等利用氨丙基及乙二胺對(duì)介孔材料進(jìn)行改性,得到的材料對(duì)Cu2+具有