本發(fā)明屬于多孔液體及制備方法，涉及一種室溫具有流體行為的sio2多孔液體及制備方法，是一種高性能吸附材料，可應(yīng)用于高效溶劑、氣體選擇性吸附和分離、分子可控合成等領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
多孔材料具有穩(wěn)定的孔隙結(jié)構(gòu)，表面積大，密度低等優(yōu)點(diǎn)，可應(yīng)用于吸附和分離等方面。但是，其固態(tài)的相態(tài)限制了其應(yīng)用領(lǐng)域。液體中一般也含有孔隙，但是這種孔隙小于分子尺寸，一般小于
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
要解決的技術(shù)問題
為了避免現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，本發(fā)明提出一種室溫具有流體行為的sio2多孔液體及制備方法，提高溶解性和吸附選擇性。
技術(shù)方案
一種室溫具有流體行為的sio2多孔液體，其特征在于組份的質(zhì)量分?jǐn)?shù)為：10～30％的多孔sio2和70～90％低聚物；所述低聚物包括頸狀層的硅烷偶聯(lián)劑和冠狀層有機(jī)低聚物，控制加入的頸狀層與冠狀層低聚物官能度比為1:1。
所述多孔sio2為空心納米粒子，空心納米粒子sio2平均直徑≤15nm，平均內(nèi)徑為9nm。
所述硅烷偶聯(lián)劑為末端含磺酸基或者胺基的硅烷偶聯(lián)劑。
所述有機(jī)低聚物為聚氧乙烯叔胺或磺化聚乙二醇。
一種制備所述室溫具有流體行為的sio2多孔液體的方法，其特征在于步驟如下：
步驟1、模板法制備空心sio2：以共沉淀四氧化三鐵作為模板，加入氨水調(diào)節(jié)ph為11，在氨水的催化正硅酸乙酯水解，使正硅酸乙酯均勻地沉積在四氧化三鐵模板表面生成sio2，然后利用鹽酸除去四氧化三鐵，形成空心sio2；所述正硅酸乙酯和四氧化三亞的質(zhì)量比為1:3～1:5；所述四氧化三鐵與氯化氫分子的摩爾比不低于1:8；
步驟2：將空心sio2分散于去離子水中，再加入與空心硅球等質(zhì)量的硅烷偶聯(lián)劑，通過共價(jià)鍵接枝在空心sio2表面作為頸狀層；所述空心sio2與去離子水的質(zhì)量比為1:100；
步驟3：將有機(jī)低聚物溶于去離子水，逐滴加入步驟2的懸濁液中攪拌12小時(shí)，反應(yīng)完成后用高速離心機(jī)除去未反應(yīng)的空心sio2，干燥可得棕黃色透明液體，為sio2多孔液體；所述有機(jī)低聚物與去離子水的質(zhì)量比為1:10。
有益效果
本發(fā)明提出的一種室溫具有流體行為的sio2多孔液體及制備方法，采用模板法制備空心sio2，采用共沉淀四氧化三鐵作為模板，同時(shí)在氨水的催化正硅酸乙酯水解，沉積在四氧化三鐵模板表面生成sio2，然后利用鹽酸除去四氧化三鐵，形成空心sio2。在多孔納米粒子表面通過硅氧乙基的水解，通過共價(jià)鍵接枝在空心sio2表面作為頸狀層，再選用和頸狀層電性相反的有機(jī)低聚物作為冠狀層，形成多孔液體。
含穩(wěn)定sio2孔隙、sio2平均外徑為11nm，平均內(nèi)徑為9nm左右，質(zhì)量百分含量大于10％，孔隙率大于30％的液體，具有對co2氣體的高效吸附性能，對于co2/n2具有高效選擇性。
本發(fā)明制備的sio2多孔液體含有穩(wěn)定存在、有固定形狀、尺寸大于分子的微孔的液體。結(jié)合了固體多孔材料和連續(xù)液體的優(yōu)點(diǎn)，兼具固體多孔材料(如沸石和金屬有機(jī)多孔結(jié)構(gòu))固定的孔隙結(jié)構(gòu)、高的表面積、低密度和液體的流動性等性能。采用空心sio2為核，通過共價(jià)鍵接枝低聚物雙層結(jié)構(gòu)，35℃以下呈現(xiàn)液體狀態(tài)，空心sio2單分散。本發(fā)明的sio2多孔液體制備方法簡單、易行，由于中空納米粒子在35℃以下呈液態(tài)，且單分散，使得其在氣體吸附、催化劑方面和分子可控合成等方面具有潛在的應(yīng)用前景。
附圖說明
圖1以sit8378.3為例的制備過程示意圖
具體實(shí)施方式
現(xiàn)結(jié)合實(shí)施例、附圖對本發(fā)明作進(jìn)一步描述：
本發(fā)明的制備方法見附圖1(以sit8378.3為例)：
主要成分為空心sio2納米粒子，頸狀層為sit8378.3或sid3392，冠狀層為聚氧乙烯叔胺或磺化聚乙二醇。
所述的空心sio2納米粒子可采用平均外徑≤15nm，平均內(nèi)徑為9nm的空心sio2納米粒子。
所述的空心sio2納米粒子的重量含量為10-20％，粒徑≤15nm。
所采用的硅烷偶聯(lián)劑(頸狀層)為含磺酸基或胺基類硅烷偶聯(lián)劑，例如sit8378.3，sid3392等。
外層低聚物為與內(nèi)層電性相反的有機(jī)低聚物(冠狀層)，如聚氧乙烯叔胺(商品名為ethomeen18/25)，磺化聚乙二醇(pegs)，不同分子量的聚醚胺等。
制備含有空心sio2納米粒子方法如下：
a)將摩爾比為1:2的fecl2·4h2o和fecl3·6h2o溶于一定量去離子水，加入氨水調(diào)節(jié)ph至11到12，室溫?cái)嚢?h。
b)將4.0-5.0ml正硅酸乙酯與80ml無水乙醇混合，加入至上述懸濁液中，繼續(xù)攪拌24h。
c)將b所得混合液離心，取下層沉淀，加入1mol·l-1的hcl溶液，攪拌至亮黃色，過濾留下沉淀，反復(fù)用去離子水清洗沉淀，100℃下干燥。
sio2多孔液體的制備方法如下：
a)將粒徑≤15nm0.20g空心sio2分散于去離子水中與0.6-0.8mlsit8378.3(30％水溶液)混合，60℃至70℃條件下磁力攪拌24h，得懸濁液。
b)將一定量有機(jī)低聚物溶于去離子水，加入已接枝sit8378.3的空心sio2懸濁液中，之后加入有機(jī)低聚物水溶液，而繼續(xù)磁力攪拌12h。
c)將b所得膠體懸浮液，利用高速離心機(jī)離心(5000-10000rpm)8-12min，去除下層少量沉淀物，收集上層澄清懸浮液。
d)將c所得澄清懸浮液，真空干燥箱中烘至恒重。
所述的sio2多孔液體，室溫具有流體行為，空心sio2納米粒子的含量達(dá)10％(重量比)以上,多孔液體的孔隙率含量30％(重量比)以上。
所述的sio2多孔液體，具有很好的分散穩(wěn)定性，孔隙含量穩(wěn)定，室溫下呈現(xiàn)液體。
具體實(shí)施例1：
空心sio2的制備：將摩爾比為1.0g氯化亞鐵四水合物(fecl2·4h2o)和3.25g氯化鐵六水合物(fecl3·6h2o)溶于一定量去離子水，加入氨水調(diào)節(jié)ph至11到12，室溫?cái)嚢?h，得到黑色懸濁液。將4.0-5.0ml正硅酸乙酯與80ml無水乙醇混合，加入至上述懸濁液中，繼續(xù)攪拌24h。反應(yīng)完成后將上述懸濁液離心，取下層沉淀，加入20-40ml物質(zhì)的量濃度為1mol·l-1的稀鹽酸(hcl)溶液，攪拌至亮黃色，過濾留下沉淀，反復(fù)用去離子水清洗沉淀，100℃下干燥，即可得到空心sio2。
選用具有磺酸基的有機(jī)硅烷sit8378.3作為頸狀層，將0.20g空心sio2分散于去離子水，加入0.6-0.8mlsit8378.3(30％水溶液)，磁力攪拌，60℃至70℃條件下攪拌24小時(shí)，硅烷水解通過共價(jià)鍵連接在空心sio2表面，冠狀層采用有機(jī)低聚物聚氧乙烯叔胺，將1.63g-2.18g聚氧乙烯叔胺溶于去離子水，逐滴加入上述懸濁液中，聚氧乙烯叔胺在水溶液中呈現(xiàn)負(fù)電，可通過離子鍵與頸狀層連接，繼續(xù)攪拌12小時(shí)，反應(yīng)完成后用高速離心機(jī)除去未反應(yīng)的空心sio2，干燥可得棕黃色透明液體，即為sio2多孔液體。
實(shí)施例2：
空心sio2的制備：將摩爾比為1.0g氯化亞鐵四水合物(fecl2·4h2o)和3.25g氯化鐵六水合物(fecl3·6h2o)溶于一定量去離子水，加入氨水調(diào)節(jié)ph至11到12，室溫?cái)嚢?h，得到黑色懸濁液。將4.0-5.0ml正硅酸乙酯與80ml無水乙醇混合，加入至上述懸濁液中，繼續(xù)攪拌24h。反應(yīng)完成后將上述懸濁液離心，取下層沉淀，加入20-40ml物質(zhì)的量濃度為1mol·l-1的稀鹽酸(hcl)溶液，攪拌至亮黃色，過濾留下沉淀，反復(fù)用去離子水清洗沉淀，100℃下干燥，即可得到空心sio2。
選用具有磺酸基的有機(jī)硅烷sit8378.3作為頸狀層，方法與實(shí)例一相似，用同樣的方法將0.6-0.8mlsit8378.3(30％水溶液)加入含有0.20g空心sio2懸濁液中，冠狀層采用有機(jī)低聚物聚醚胺m2070，將1.86g-2.48g聚醚胺m2070溶于去離子水，逐滴加入上述懸濁液中，60℃至70℃條件下繼續(xù)攪拌24小時(shí)，反應(yīng)完成后用高速離心機(jī)除去未反應(yīng)的空心sio2，干燥可得淡黃色透明液體，即為sio2多孔液體。
本發(fā)明相比現(xiàn)有技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)在于：
兼具固體多孔材料(如沸石和金屬有機(jī)多孔結(jié)構(gòu))固定的孔隙結(jié)構(gòu)、高的表面積、低密度和液體的流動性等性能。多孔液體具有固體孔隙材料的特征，同時(shí)在工業(yè)上可采用可持續(xù)、連續(xù)化液體工藝過程。比常規(guī)液體具有更大的孔隙含量，使得多孔液體具有更好的溶解性能和氣體吸附擴(kuò)散和選擇性能。