有機(jī)無機(jī)雜化材料研究進(jìn)展詳解演示文稿

有機(jī)無機(jī)雜化材料研究進(jìn)展詳解演示文稿當(dāng)前1頁，總共31頁。優(yōu)選有機(jī)無機(jī)雜化材料研究進(jìn)展當(dāng)前2頁，總共31頁。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)。當(dāng)前3頁，總共31頁。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(jiǎn)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)組分通過化學(xué)鍵嫁接于無機(jī)網(wǎng)絡(luò)中，而不是簡(jiǎn)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。當(dāng)前4頁，總共31頁。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。當(dāng)前5頁，總共31頁。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)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。當(dāng)前6頁，總共31頁。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)定性得到改善當(dāng)前7頁，總共31頁。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)propyl]amine當(dāng)前8頁，總共31頁。Am0-HMS無硅源,Am1-HMS,Am2-HMS,Am3-HMS有機(jī)硅源量逐漸增加。當(dāng)前9頁，總共31頁。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.當(dāng)前10頁，總共31頁。在綠色催化方面,可以將金納米顆粒引入到硫醚功能化的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。當(dāng)前11頁，總共31頁。當(dāng)前12頁，總共31頁。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。當(dāng)前13頁，總共31頁。Zhao[3]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。當(dāng)前14頁，總共31頁。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0.005ppm,符合飲用水標(biāo)準(zhǔn)。當(dāng)前15頁，總共31頁。

Schemeofadsorbingheavymetalionsusingmesoporousmaterials當(dāng)前16頁，總共31頁。Stein、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+具有良好的選擇吸附性,可以對(duì)水中的Cu2+進(jìn)行跟蹤定量檢測(cè)。將γ-氯丙基嫁接在介孔材料HMS上形成CPS-HMS,對(duì)水中三氯甲烷的去除非常有效。當(dāng)前17頁，總共31頁。CPS-HMS對(duì)三氯甲烷和苯酚的吸附速率曲線當(dāng)前18頁，總共31頁。施劍林研究小組報(bào)道了使用P123為模板劑,在酸性條件下通過TESPTS(硅酯31)與TEOS共聚合成硫醚功能化介孔材料，所得材料對(duì)Hg2+的吸附量高達(dá)2700mg/g,對(duì)其他重金屬離子如Cd2+、Zn2+、Pb2+、Cu2+都有一定的吸附。當(dāng)前19頁，總共31頁。

除硫醚功能化介孔材料外,美國的Jaroniec等合成了含有異氰尿酸功能基團(tuán)(硅酯25)的PMOs材料,該材料對(duì)Hg2+的吸附量可達(dá)1800mg/g。當(dāng)前20頁，總共31頁。光學(xué)材料

在有機(jī)-無機(jī)雜化介孔材料中引入憎水性的有機(jī)基團(tuán)，大大降低材料的介電常數(shù)，因此有機(jī)-無機(jī)雜化介孔膜材料將有可能在非線性光學(xué)材料領(lǐng)域有潛在的應(yīng)用價(jià)值。曹峰[6]等人制備了一種新型的光敏聚酰亞胺/二氧化硅雜化材料，該材料除保持光敏聚酰亞胺原有的感光性能外，其熱穩(wěn)定性能、力學(xué)性能及與基底的粘附性能均有明顯地提高。當(dāng)前21頁，總共31頁。Yu等制備了MSMA(丙烯聚合物)/SiO2的雜化薄膜,通過SiO2的含量可調(diào)節(jié)雜化膜的折射率,使其在紫外光和可見光區(qū)具有極好的透光性。Tan等通過溶膠-凝膠法制備了三乙基氧硅烷與氧化鈦的無機(jī)-有機(jī)雜化材料,該雜化材料與具有熒光性質(zhì)的Eu3+螯合后同樣具有優(yōu)良的熒光性能。量子產(chǎn)率達(dá)到了11.6%,其熒光壽命為0.4ms,預(yù)期在生物檢測(cè)方面會(huì)有廣泛的應(yīng)用。Blanc等通過溶膠-凝膠法制備出了聚丙烯酸-二氧化硅/二氧化鈦的雜化材料。該雜化材料對(duì)藍(lán)光的透光性很好,并且光傳輸損耗低,適宜在集成光學(xué)和通信。當(dāng)前22頁，總共31頁。合成方法溶膠-凝膠法在位分散聚合法插層法（插層原位聚合、溶液插層復(fù)合、熔融插層復(fù)合）共混法（溶液共混法、乳液共混法、溶膠-聚合物混法、熔融共混法、機(jī)械共混法）當(dāng)前23頁，總共31頁。合成方法

Synthesismethodsoforganic-inorganichybridmesoporousmaterials有機(jī)-無機(jī)雜化介孔材料的合成當(dāng)前24頁，總共31頁。有機(jī)-無機(jī)雜化介孔材料根據(jù)有機(jī)基團(tuán)在材料中的位置可粗分為表面結(jié)合型與橋鍵型兩類表面結(jié)合型可以通過后嫁接法和共縮聚法兩種方法合成后嫁接法合成示意圖共縮聚合成法示意圖當(dāng)前25頁，總共31頁。

兩種合成方法的優(yōu)缺點(diǎn)

共縮聚法合成材料最大優(yōu)點(diǎn)是有機(jī)基團(tuán)可以相對(duì)均勻分布于材料的孔道中,但如果有機(jī)基團(tuán)的引入量超過30%則很難得到有序的介孔材料。同時(shí)由于合成是在酸性或堿性條件下進(jìn)行,有機(jī)基團(tuán)可選擇的種類也相對(duì)有限。后嫁接合成法的優(yōu)點(diǎn)是功能化后材料的有序度不受影響,材料的原始結(jié)構(gòu)不會(huì)受到破壞,還可根據(jù)需要靈活的選擇有機(jī)基團(tuán)。后嫁接法的缺點(diǎn)是合成的材料中有機(jī)基團(tuán)分布極不規(guī)則,而且其分布狀態(tài)不可控制。當(dāng)前26頁，總共31頁。橋鍵型有機(jī)-無機(jī)雜化介孔材料

橋鍵型有機(jī)-無機(jī)雜化介孔材料中,有機(jī)官能團(tuán)均勻分布于骨架中,不會(huì)阻塞孔道、占據(jù)孔容,并且柔韌性的有機(jī)基團(tuán)可以提高材料的機(jī)械強(qiáng)度,表面親/憎水性可以使用不同的有機(jī)基團(tuán)進(jìn)行調(diào)變。有機(jī)-無機(jī)雜化介孔材料要比傳統(tǒng)的氧化硅基介孔材料具有更好的水熱穩(wěn)定性及機(jī)械穩(wěn)定性。當(dāng)前27頁，總共31頁。當(dāng)前28頁，總共31頁。溶膠-凝膠法張秋禹研究了TEOS、MTES(甲基三乙氧基硅