[发明专利]一种有机-无机杂化材料的制备方法

说明书

本发明涉及一种高分子化合物领域，为解决冠醚不具备有机‑无机复合物材料应用所要求的韧性和强度的要求的问题本发明提出了一种有机‑无机杂化材料的制备方法，通过环化聚合方法，合成含有冠醚及类冠醚重复单元的环化聚合物，该聚合物由于具有较大的分子量，具有良好的聚合物的性能，比如有机聚合物有的韧性，弹性等，通过这类聚合物对离子的识别作用合成环化聚合物和金属离子的复合物，这种复合物是一种具有有机和无机性能的杂化材料，而且，由于这种杂化材料中含有金属离子，因此杂化材料具有导电性。

技术领域

本发明涉及一种高分子化合物领域，具体是一种利用大环线形环化聚合物制备有机-无机杂化材料的方法。

发明内容

自1967年美国du pont公司的Pedersen C.J合成并发现冠醚化合物对碱金属、碱土金属离子具有特殊配位作用后，由Cram.D.J.和Lehn J.M.在冠醚化学基础上提出了主-客体化学，主体是冠醚，客体为结合的金属离子。这种主体与客体间配位作用会使主体分子对客体分子进行识别和超分子组装，从而形成具有特殊功能的超分子，广泛应用于生命科学，材料科学等领域。Makamura等人制备的超分子组装体，体现出15-冠-5冠醚对Li+的具有较好的识别作用。吴成泰以邻苯二酚与氯乙醇为起始原料，制备了单氮杂苯并-15-冠-5冠醚，并以其为原料与卤代物反应，制得一系列氮支套索冠醚，结构式如下所示：

经研究发现该冠醚具有良好相转移催化性能，并对Li⁺，Na⁺，K⁺具有良好的络合萃取性能。由于14-冠-4，特别是二苯类的14-冠-4冠醚，对锂离子有优良的选择配合作用，这种冠醚已作为分离和分析锂离子的优良化学试剂，但这些相对分子量较小的简单冠醚化合物蒸汽压较大，在水中有较大的溶解度，导致具有一定的生理毒性，以及难以作为相分离的固体材料使用等缺点，限制了其在某些领域的应用。

有机-无机杂化材料具有既有机高分子材料的韧性，同时也具有无机材料的强度，虽然利用冠醚对金属离子的识别作用也能合成有机-无机复合物，然而，由于冠醚为有机小分子，该有机-无机复合物不具备材料应用所要求的韧性和强度的要求。

发明内容

为解决冠醚不具备有机-无机复合物材料应用所要求的韧性和强度的要求的问题本发明提出了一种有机-无机杂化材料的制备方法，通过环化聚合方法，合成含有冠醚及类冠醚重复单元的环化聚合物，该聚合物由于具有较大的分子量，具有良好的聚合物的性能，比如有机聚合物有的韧性，弹性等，通过这类聚合物对离子的识别作用合成环化聚合物和金属离子的复合物，这种复合物是一种具有有机和无机性能的杂化材料，而且，由于这种杂化材料中含有金属离子，因此杂化材料具有导电性。

本发明是通过以下技术方案实现：一种有机-无机杂化材料的制备方法，以大环线形环化聚合物为原料，与无机盐合成有机-无机杂化材料。通过环化聚合方法，合成含有冠醚重复单元的聚冠醚，通过冠醚环对相应金属离子的识别作用，制备有机-无机杂化材料。

大环线形环化聚合物具有如(I)或(II)所示的结构式中一种，

式中，R₁选自甲基、氢原子中一种，R₂选自甲基、苯基中一种；R₃选自苯基；m＝1或2中任一自然数；x＝1-3中任一自然数，n为大于20的自然数。

无机盐选自盐酸盐、硫酸盐中一种，作为优选，盐酸盐或硫酸盐含Cu2+，Fe2+，Co2+，Ni2+，Zn2+，Mg2+，Li+，Na+，K+离子。

所述的一种有机-无机杂化材料的制备方法为以下步骤：

(1)将大环线形环化聚合物加入到溶剂中，搅拌溶解；

所述溶剂选自二氯甲烷、三氯甲烷中一种。