本發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，可應用于高效溶劑、氣體選擇性吸附和分離、分子可控合成等領域。

背景技術：

多孔材料具有穩定的孔隙結構，表面積大，密度低等優點，可應用于吸附和分離等方面。但是，其固態的相態限制了其應用領域。液體中一般也含有孔隙，但是這種孔隙小于分子尺寸，一般小于并且孔隙不穩定，隨著熱運動隨時消失。根據分子溶解理論，溶質溶于溶劑中，其消耗的能量很大一部分用來在溶劑中形成一個足夠大的孔隙，將溶質分子包裹其中。如果溶液中含有穩定存在、有固定形狀、尺寸大于分子的微孔，那么溶質的溶解度和擴散速度將會大大提高。多孔液體就是將多孔材料的孔隙結構、大的比表面積、低密度和可流動的液體特性結合起來，結合了多孔材料和連續液體的優點，這是一個新的概念，液體被賦予了固體微孔的大小、形狀選擇性、吸附等特性后，將會具有潛在的巨大應用價值。

技術實現要素：

要解決的技術問題

為了避免現有技術的不足之處，本發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量分數為：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劑和冠狀層有機低聚物，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，平均內徑為9nm。

所述硅烷偶聯劑為末端含磺酸基或者胺基的硅烷偶聯劑。

所述有機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，加入氨水調節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量的硅烷偶聯劑，通過共價鍵接枝在空心sio2表面作為頸狀層；所述空心sio2與去離子水的質量比為1:100；

步驟3：將有機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，反應完成后用高速離心機除去未反應的空心sio2，干燥可得棕黃色透明液體，為sio2多孔液體；所述有機低聚物與去離子水的質量比為1:10。

有益效果

本發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低聚物作為冠狀層，形成多孔液體。

含穩定sio2孔隙、sio2平均外徑為11nm，平均內徑為9nm左右，質量百分含量大于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。

本發明制備的sio2多孔液體含有穩定存在、有固定形狀、尺寸大于分子的微孔的液體。結合了固體多孔材料和連續液體的優點，兼具固體多孔材料(如沸石和金屬有機多孔結構)固定的孔隙結構、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，通過共價鍵接枝低聚物雙層結構，35℃以下呈現液體狀態，空心sio2單分散。本發明的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，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

具體實施方式

現結合實施例、附圖對本發明作進一步描述：

本發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。

所采用的硅烷偶聯劑(頸狀層)為含磺酸基或胺基類硅烷偶聯劑，例如sit8378.3，sid3392等。

外層低聚物為與內層電性相反的有機低聚物(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，加入氨水調節ph至11到12，室溫攪拌1h。

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，之后加入有機低聚物水溶液，而繼續磁力攪拌12h。

c)將b所得膠體懸浮液，利用高速離心機離心(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，具有很好的分散穩定性，孔隙含量穩定，室溫下呈現液體。

具體實施例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，加入氨水調節ph至11到12，室溫攪拌1h，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，繼續攪拌24h。反應完成后將上述懸濁液離心，取下層沉淀，加入20-40ml物質的量濃度為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，硅烷水解通過共價鍵連接在空心sio2表面，冠狀層采用有機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負電，可通過離子鍵與頸狀層連接，繼續攪拌12小時，反應完成后用高速離心機除去未反應的空心sio2，干燥可得棕黃色透明液體，即為sio2多孔液體。

實施例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，加入氨水調節ph至11到12，室溫攪拌1h，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，繼續攪拌24h。反應完成后將上述懸濁液離心，取下層沉淀，加入20-40ml物質的量濃度為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硅烷sit8378.3作為頸狀層，方法與實例一相似，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℃條件下繼續攪拌24小時，反應完成后用高速離心機除去未反應的空心sio2，干燥可得淡黃色透明液體，即為sio2多孔液體。

本發明相比現有技術的優點在于：

兼具固體多孔材料(如沸石和金屬有機多孔結構)固定的孔隙結構、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，同時在工業上可采用可持續、連續化液體工藝過程。比常規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散和選擇性能。