本发明专利技术涉及一种单分散核壳结构ZIF-8@PDVB-VI复合微球的制备方法。所述单分散核壳结构ZIF-8@PDVB复合微球以功能化单分散聚二乙烯基(PDVB-VI)为核，ZIF-8包覆生长于PDVB-VI表面。所述单分散核壳结构材料的粒径在1-10μm，所述外壳厚度为10-100nm。本发明专利技术的制备方法为先通过一次沉淀聚合制备单分散的高交联PDVB微球，在此基础上通过二次沉淀聚合得到表面1-乙烯基咪唑功能化的PDVB-VI微球，最后在PDVB-VI表面进行单层或多层的ZIF-8包覆。本发明专利技术提供的制备方法简单可靠，成本低廉，设备简单，单分散性和包覆均匀性好。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种单分散核壳结构ZIF-8@PDVB-VI复合微球的制备方法，属于新型有机-无机杂化材料制备领域。
技术介绍
金属-有机骨架(Metalorganicframeworks，MOFs)是由金属离子与有机配体通过自组装配位络合而成的具有周期性网络结构的晶体材料，近年来发展迅速。MOFs具有比表面大、孔隙度高、骨架结构可调和孔道表面可修饰等特点，在气体存储和分离、多相催化、分子识别、分离和传感等方面都存在极大的应用潜力。然而，由于MOFs的机械强度低，尺寸小等缺陷，使其在多相催化和分离等领域的应用受到一定限制。将MOFs材料包覆在具有高机械强度和热稳定性的基体材料表面，可以得到新型的有机-无机多功能复合材料，弥补其缺陷。沸石咪唑酯骨架材料(Zeoliticimidazolateframeworks，ZIFs)是通过锌或钴等过渡金属离子与咪唑或咪唑衍生物中的氮原子配位自组装形成的配位聚合物，是MOFs材料的一个主要分支。ZIFs具有类似沸石的性质，相比大多数MIFs材料具有更高的热稳定性及化学稳定性，在气体储存与分离，催化等领域具有很好的应用前景。有机聚合物具有较高的机械强度和热稳定性，以及优异的化学稳定性，是制备复合材料的优良载体。采用沉淀聚合方法制备的聚二乙烯基苯微球还具有微球粒径可控，单分散性好，制备简单等优点。以聚二乙烯基苯微球为载体制备MOFs的有机-无机杂化核壳微球还未见报道。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种单分散核壳结构ZIF-8@PDVB-VI复合微球的制备方法为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：(1)将二乙烯基苯、引发剂和反应介质混匀，得到一次沉淀预聚合溶液，配方如下：二乙烯基苯体积为1-5％v，此处v为反应介质体积，引发剂质量为0.5-25％w，此处w为二乙烯基苯的质量；将一次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下进行一次沉淀聚合反应，所得产物洗涤后干燥，即得到单分散聚二乙烯苯微球；(2)将步骤(1)所得聚二乙烯苯微球和1-乙烯基咪唑及引发剂一起均匀分散到反应介质中，得到二次沉淀预聚合溶液，配方如下：聚二乙烯苯微球质量为0.02-10％w1，此处w1为反应介质质量，1-乙烯基咪唑质量为0.01-1％v1，v1为反应介质体积，引发剂质量为0.5-25％w2，此处w2为1-乙烯基咪唑的质量；将二次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下，进行二次沉淀聚合反应；所得产物洗涤后干燥，即得到1-乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球(PDVB-VI)；(3)将步骤(2)所得的1-乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球与六水合硝酸锌均匀分散在反应介质中，室温水浴振荡使其达到平衡，得到均匀的混合物，保持振荡，将2-甲基咪唑均匀分散在反应介质中并倒入上述混合物中，继续振荡反应，反应结束后分离固体产物得到一次包覆ZIF-8@PDVB-VI核壳结构微球；上述步骤中两次使用到的反应介质用量相等，功能化聚二乙烯苯微球：六水合硝酸锌：2-甲基咪唑：两次反应介质总量的质量比为0.01-1：0.5：1-10：10-100。用步骤(3)所得一次包覆ZIF-8@PDVB-VI核壳结构微球替换功能化聚二乙烯苯微球重复步骤(3)的操作一次或二次或多次分别可得二次或三次或多次包覆ZIF-8@PDVB-VI核壳结构微球。所述引发剂均为偶氮二异丁腈(AIBN)；步骤(1)或步骤(2)中所述反应介质均为乙腈或乙腈与甲苯的混合物；步骤(3)中所述反应介质为甲醇或水中的一种或二种；所述超声脱气操作的时间均为5-15min，通氮气除氧操作的时间均为5-15min。所述一次沉淀聚合反应及二次沉淀聚合反应均在水浴恒温振荡器中进行，反应温度均为50-70℃，反应时间均为12-24h；步骤(1)中一次沉淀聚合反应的震荡频率在第0-2h保持0-80rpm，之后振荡频率保持在120-160rpm直至一次沉淀聚合反应结束；步骤(2)中二次沉淀聚合反应过程中震荡频率始终保持在120-160rpm；步骤(3)反应在水浴恒温振荡器中进行，反应过程中震荡频率为120-160rpm，反应时间为0.2-2h。步骤(1)或步骤(2)中所述洗涤操作为依次采用乙腈和丙酮洗涤，洗涤后50-70℃真空干燥12-24h。步骤(2)中所用的功能化单体为1-乙烯基咪唑。步骤(3)中所述分离固体产物的具体步骤为：产物以速率1000-3000rpm离心5-15min，弃去上清，加甲醇重悬后再次离心，重复上述操作3-5次。单分散核壳结构ZIF-8@PDVB-VI复合微球，可按以下步骤制备获得：(1)将二乙烯基苯、引发剂和反应介质混匀，得到一次沉淀预聚合溶液，配方如下：二乙烯基苯体积为1-5％v，此处v为反应介质体积，引发剂质量为0.5-25％w，此处w为二乙烯基苯的质量；将一次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下进行一次沉淀聚合反应，所得产物洗涤后干燥，即得到单分散聚二乙烯苯微球；(2)将步骤(1)所得聚二乙烯苯微球和1-乙烯基咪唑及引发剂一起均匀分散到反应介质中，得到二次沉淀预聚合溶液，配方如下：聚二乙烯苯微球质量为0.02-10％w1，此处w1为反应介质质量，1-乙烯基咪唑质量为0.01-1％v1，v1为反应介质体积，引发剂质量为0.5-25％w2，此处w2为1-乙烯基咪唑的质量；将二次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下，进行二次沉淀聚合反应；所得产物洗涤后干燥，即得到1-乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球(PDVB-VI)；(3)将步骤(2)所得的1-乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球与六水合硝酸锌均匀分散在反应介质中，室温水浴振荡使其达到平衡，得到均匀的混合物，保持振荡，将2-甲基咪唑均匀分散在反应介质中并倒入上述混合物中，继续振荡反应，反应结束后分离固体产物得到一次包覆ZIF-8@PDVB-VI核壳结构微球；上述步骤中两次使用到的反应介质用量相等，功能化聚二乙烯苯微球：六水合硝酸锌：2-甲基咪唑：两次反应介质总量的质量比为0.01-1：0.5：1-10：10-100；本专利技术的优点是：制备方法简单可靠，成本低廉，设备简单，单分散性和包覆均匀性好。本专利技术得到的单分散核壳结构ZIF-8@PDVB-VI复合微球可以通过包覆次数控制ZIF-8的负载量。附图说明图1为实施例1中PDVB载体的SEM图；(a)放大2000倍，(b)放大5000倍。图2为实施例1中PDVB-VI功能化载体的SEM图；(a)放大5000倍，(b)放大15000倍。图3为实施例1中一次包覆ZIF-8@PDVB-VI的SEM图；(a)放大2000倍，(b)放大4000倍，(c)放大16000倍，(d)放大200000倍。图4为实施例1中一次包覆ZIF-8@PDVB-VI的TEM图。图5为实施例2中二次包覆ZIF-8@PDVB-VI的SEM图。具体实施方式实施例1将0.6mL二乙烯基苯和0.0545gAIBN于圆底烧瓶中溶解到30mL乙腈中得到一次沉淀预聚合溶液。将一次沉淀预聚合溶液超声10min，通氮气15min除去氧分子后密封，然后将密封好的圆底烧瓶放入水浴振荡器中，在1.5本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种单分散核壳结构ZIF‑8@PDVB‑VI复合微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将二乙烯基苯、引发剂和反应介质混匀，得到一次沉淀预聚合溶液，配方如下：二乙烯基苯体积为1‑5%v，此处v为反应介质体积，引发剂质量为0.5‑25%w，此处w为二乙烯基苯的质量；将一次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下进行一次沉淀聚合反应，所得产物洗涤后干燥，即得到单分散聚二乙烯苯微球；（2）将步骤（1）所得聚二乙烯苯微球和1‑乙烯基咪唑及引发剂一起均匀分散到反应介质中，得到二次沉淀预聚合溶液，配方如下：聚二乙烯苯微球质量为0.02‑10%w1，此处w1为反应介质质量，1‑乙烯基咪唑质量为0.01‑1%v1，v1为反应介质体积，引发剂质量为0.5‑25%w2，此处w2为1‑乙烯基咪唑的质量；将二次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下，进行二次沉淀聚合反应；所得产物洗涤后干燥，即得到1‑乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球（PDVB‑VI）；（3）将步骤（2）所得的1‑乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球与六水合硝酸锌均匀分散在反应介质中，室温水浴振荡使其达到平衡，得到均匀的混合物，保持振荡，将2‑甲基咪唑均匀分散在反应介质中并倒入上述混合物中，继续振荡反应，反应结束后分离固体产物得到一次包覆ZIF‑8@PDVB‑VI核壳结构微球；上述步骤中两次使用到的反应介质用量相等，功能化聚二乙烯苯微球：六水合硝酸锌：2‑甲基咪唑：两次反应介质总量的质量比为0.01‑1：0.5：1‑10：10‑100。...
【技术特征摘要】
1.一种单分散核壳结构ZIF-8@PDVB-VI复合微球的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：（1）将二乙烯基苯、引发剂和反应介质混匀，得到一次沉淀预聚合溶液，配方如下：二乙烯基苯体积为1-5%v，此处v为反应介质体积，引发剂质量为0.5-25%w，此处w为二乙烯基苯的质量；将一次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下进行一次沉淀聚合反应，所得产物洗涤后干燥，即得到单分散聚二乙烯苯微球；（2）将步骤（1）所得聚二乙烯苯微球和1-乙烯基咪唑及引发剂一起均匀分散到反应介质中，得到二次沉淀预聚合溶液，配方如下：聚二乙烯苯微球质量为0.02-10%w1，此处w1为反应介质质量，1-乙烯基咪唑质量为0.01-1%v1，v1为反应介质体积，引发剂质量为0.5-25%w2，此处w2为1-乙烯基咪唑的质量；将二次沉淀预聚合溶液超声脱气，通氮气除氧后密封，在水浴恒温振荡条件下，进行二次沉淀聚合反应；所得产物洗涤后干燥，即得到1-乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球（PDVB-VI）；（3）将步骤（2）所得的1-乙烯基咪唑功能化聚二乙烯苯微球与六水合硝酸锌均匀分散在反应介质中，室温水浴振荡使其达到平衡，得到均匀的混合物，保持振荡，将2-甲基咪唑均匀分散在反应介质中并倒入上述混合物中，继续振荡反应，反应结束后分离固体产物得到一次包覆ZIF-8@PDVB-VI核壳结构微球；上述步骤中两次使用到的反应介质用量相等，功能化聚二乙烯苯微球：六水合硝酸锌：2-甲基咪唑：两次反应介质总量的质量比为0.01-1：0.5：1-10：10-100。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：用步骤（...
【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓丽，陈吉平，王金成，李云，金静，彭俊钰，
申请(专利权)人：中国科学院大连化学物理研究所，
类型：发明
国别省市：辽宁;21
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