近红外光致发光POSS/硅纳米晶介孔材料取得重要研究进展

多孔材料在催化剂、药物传递、环境净化、低介电材料、分离、气体储存与捕获和光学器件等重要科技领域有广泛的应用,是全球学者重要研究热点之一。多面低聚倍半硅氧烷(POSS)作为孔材料的重要前驱体,广泛应用于合成POSS基多孔材料。然而,采用现代合成方法,如:硅氢加成聚合、模板导向自组装、付克反应、Schiff碱化学、点击化学和Heck偶联反应等方法很容易给POSS基多孔材料引入一些杂质(酸、贵金属催化剂、致孔剂和胺等),给后处理来带繁重负担,有的甚至会裂解POSS笼骨架。

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为克服上述缺点,武汉纺织大学材料科学与工程学院陈东志博士等巧妙地提出采用热硅氢加成和热引发聚合组合方法,以Vinyl-POSS和硅纳米晶为原料,一步成功制备了无杂质的近红外荧光的POSS聚合物复合材料,实现了制备无裂解的功能POSS基孔材料想法。该研究发现:通过控制POSS与硅纳米晶的质量比例,可以调控POSS聚合物复合材料的孔径及尺寸,其孔尺寸介于3.54 nm 至6.08 nm之间,BET表面积介于290.5 m2g-1与1047 m2g-1之间,且孔体积高达1.17 cm3g-1;与此同时,POSS聚合物/硅纳米晶复合材料的荧光性能不受影响。这种新型功能材料有望应用在气体吸收与捕获、医用成像剂和生物医药等领域。这种创新合成法—硅氢加成和热引发聚合组合法无需使用催化剂,可直接生成硅氢加成和乙烯基单体聚合产物,在高科技和化工等领域中将会发挥不可替代的作用。这项工作是陈东志博士和加拿大多伦多大学教授Ozin课题组合作完成,相关研究最新成果发表在Advanced Functional Materials(DOI: 10.1002/adfm.201601251)上。