专利名称：多面体倍半硅氧烷纳米线的制作方法
技术领域：
本发明属于材料技术领域，具体涉及一种纳米级多面体倍半硅氧烷线以 及其制备方法。
背景技术：
多面体倍半硅氧烷(polyhedral oligomeric silsesquioxane ,简称POSS)是 美国Hybrid Plastics公司面向全球开发的、用于高分子塑料换代产品研制的新 型分子分散型纳米增强剂。相比于其它无机纳米粒子改性剂如纳米级粘土、 二氧化硅、二氧化钛、碳酸钙等，具有笼形结构的多面体倍半硅氧烷纳米微 粒不仅具有单分散性好、密度低、热稳定性好和不含微量金属杂质等优点， 而且对非极性或极性小的聚合物基质有良好的界面相容性；此外，通过化学 方法在多面体倍半硅氧烷表面键合不同的反应性官能团，还可赋予多面体倍 半硅氧烷纳米粒子的多功能性和高度反应性。
但是这些研究多集中在对其官能团的改进及进一步与聚合物基体共聚或 者共混上，而对多面体倍半硅氧烷本身的应用研究很少。本发明提供了简单 易行制备多面体倍半硅氧垸纳米线的方法，得到了一种具有新型特殊形貌的 多面体倍半硅氧烷材料。这种特殊的纳米线型结构适合于研究多面体倍半硅 氧烷材料在光、电、场下一维方向上的性质，以及尺寸縮小所带来的机械性 能的变化，是纳米尺寸的电子器件、光电子器件、机械传动装置的优良候选 材料，在电子、光学、磁存储材料、催化、陶瓷、机械加工、生物医学等领 域都具有广阔的应用前景。
发明内容
本发明的目的是对多面体倍半硅氧垸本身的应用进行研究，提供一种新 型特殊形貌的纳米级的多面体倍半硅氧烷线。
本发明的另一 目的是提供一种上述多面体倍半硅氧烷线的制备方法。 本发明的目的可以通过以下措施达到-一种新型多面体倍半硅氧烷纳米线，该多面体倍半硅氧烷纳米线为直径为
10~100nm的线状；其中该多面体倍半硅氧垸纳米线由下式的多面体倍半硅氧
垸制成[(RSiO!.5)m(XSiOL5)n]或[(RSiO a5p-Q.5qWP)P(OH)q〗
其中-
m^l， n^0， m+n^4，且m+n为偶数；p^q^l, q=2或3， p+q^4， 且p+q为偶数-,
R为氢原子，或有取代基或无取代基的垸基、环烷基、氟烷基、链烯基、 环烯基、芳基、环氧基、硅烷基、醚基、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；
X为羟基、环氧基、羧基、卤素、氟垸基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醚 基、腈基、氨基，或者含有上述基团(羟基、环氧基、羧基、卤素、氟垸基、 丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醚基、腈基、氨基)的R基团。
多面体倍半硅氧垸优选为[(RSiOL5)m(XSiOL5)n] 糾
m^3， n^0， 12^m+n^6，且m+n为偶数；
R为氢原子，或有取代基或无取代基的烷基、环烷基、氟烷基、链烯基、 芳基、环氧基、醚基、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；
X为羟基、环氧基、卤素、氟垸基、醚基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，或 者含有上述基团(羟基、环氧基、卤素、氟垸基、醚基、丙烯酸酯、甲基丙烯 酸酯)的R基团。
多面体倍半硅氧烷另一种优选为[(RSiOn.5p-().5q〉/p)p(OH)q] 其中
p^3， q二2或3， 12^p+q^6，且p+q为偶数；
R为氢原子，或有取代基或无取代基的垸基、环烷基、链烯基、芳基、醚 基、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
本发明中"有取代基或无取代基"中的"取代基"这个词汇在这里如果没有另外说明是指的是C1 10的垸基、C3 10的环垸基、C2 6的链烯基、 C3 6的环烯基、芳基、环氧基、硅垸基、羟基、羧基、卤素、腈基、氨基等。
"烷基"这个词汇在这里如果没有另外说明是指C1 10的烷基，如甲基、 乙基、异丙基、异辛基等。
"环烷基"在这里如果没有另外说明是指C3 6的环烷基，如环丙基、 环戊基等。
"链烯基"在这里如果没有另外说明是指乙烯基、丙烯基、丁二烯基等。 "环烯基"在这里如果没有另外说明是指环丁烯基、环戊烯基、环己烯基等。
"芳基"在这里如果没有另外说明是指苯基或Cl 6的烷基苯基，如甲 基苯基、对甲基苯基、间甲基苯基、乙基苯基等。
"环氧基"在这里如果没有另外说明是指环氧乙垸基、环氧丙烷基、环 氧已垸基等。
"硅烷基"在这里如果没有另外说明是指三甲氧基硅烷基、乙烯基二甲 基硅垸基等。
"卤素"在这里如果没有另外说明是指氯、氟、溴、碘以及含有卤素的 取代基，如丙氨基氯、苯氯等。
"氟烷基"在这里如果没有另外说明是指三氟丙烷、三氟甲烷、三氟乙 烷等。
"腈基"或"腈"在这里如果没有另外说明是指丙腈基等。 "醚基"在这里如果没有另外说明是指C2 12的醚基，如C2 12的烷 氧垸基、芳氧垸基、环氧烷氧烷基、烷氧芳基、芳氧芳基等。
一种制备上述各种面体倍半硅氧烷纳米线的方法，用介孔分子筛SBA-15 作为模版分子来制备，按照以下步骤实施
1)将模版分子在压力"KPa的真空下，240 26(TC下恒温1 3小时除去 模版分子中的空气和水份；而后冷却至室温，在真空条件下，加入多面体倍 半硅氧烷溶液，保持真空状态，在室温下搅拌30 50小时后，抽干溶剂，得
到粉末状的SBA-15与多面体倍半硅氧烷复合粒子；
2)取SBA-15与多面体倍半硅氧烷粉末，加入HF水溶液，反应15秒 48小时，待SBA-15被HF分解后，加水稀释后，在反应液底层有分散细小 如丝的线状物，即为多面体倍半硅氧垸的纳米线。
所述介孔分子筛SBA-15按照专利CN1206159C自制，为球状微粒，其 平均粒径为50-100mn，孔径为4-30nm ，孑L壁2-7nm ，比表面积为 500-2000m2/g，孔容积为0.7-2.3cm3/g。具体的介孔分子筛SBA-15的制备方 法如下
将20g聚氧乙烯-聚氧丙烯-聚氧乙烯三嵌段共聚(购买得到，商品名为 Pluronics P123)和2g十六烷基三甲基溴化铵溶于150g水中，接着加入450g 盐酸溶液(2mol/kg)，在35 4(TC搅拌制成一个澄清透明的溶液，接着加入 58g正硅酸四乙酯，于4(TC温度下搅拌反应24小时，得到一凝胶溶液，转移 到聚丙烯容器中，80。C下水热反应70h，洗涤过滤干燥得到白色的粉末。将 其置于58(TC下加热6h，即可得到所述的介孔分子筛SBA-15。
上述多面体倍半硅氧烷溶液为多面体倍半硅氧烷溶解于溶剂中形成的浓 度为0.01 10g/ml (优选0.01 1 g/ml)的溶液，根据不同种类的多面体倍半 硅氧烷的溶解性的不同，其浓度范围有较大差异。其中溶剂采用水、乙醇、 甲醇、已烷、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、氯仿、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙 酰胺或者二甲基亚砜。多面体倍半硅氧烷溶液的溶液的加入量根据不同种类 的多面体倍半硅氧垸的溶解性的不同及所需的SBA-15+多面体倍半硅氧烷复
合粒子中SBA-15与多面体倍半硅氧烷的比例不同而有较大差异。
SBA-15与多面体倍半硅氧烷复合粒子中，SBA-15与多面体倍半硅氧烷
的质量比例为1: 0.01-1: 1。
HF水溶液的浓度为0.05 0.5g/ml。HF水溶液的用量同SBA-15与多面体
倍半硅氧烷复合粒子的比例为5: 1~1000: 1 ml/g。 本发明的目的具体可以通过以下措施达到 本发明制备多面体倍半硅氧垸纳米线的方法，包括以下步骤
1) 将SBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力"KPa的真空下，优选250。C 下恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室 温后，在真空条件下，将事先配制好的多面体倍半硅氧烷的溶液注入圆底烧 瓶之中；保持真空状态，在室温下优选搅拌44小时后，利用旋转蒸发仪将溶 剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+多面体倍半硅氧垸；
2) 取少量SBA-15+多面体倍半硅氧烷粉末，置于塑料离心管中，加入适 量HF水溶液，反应15秒 48小时，待SBA-15被HF分解后，加水稀释并将 溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线状物，即为多 面体倍半硅氧烷的纳米线。
为了得到易于分离的多面体倍半硅氧烷纳米线，可使用适当的溶剂对步 骤l)中得到的SBA-15+多面体倍半硅氧烷复合粉末进行洗涤、分离，以除去 SBA-15外层残留未进入孔道的多面体倍半硅氧垸。
步骤O中多面体倍半硅氧烷溶液所采用的溶剂可为水、乙醇、甲醇、 已垸、二氯甲烷、丙酮、四氢呋喃、氯仿、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺或 者二甲基亚砜等。
步骤1)中多面体倍半硅氧烷溶液所采用的溶液浓度为0.01~10g/ml，根 据不同种类的多面体倍半硅氧烷的溶解性的不同，其溶剂种类和浓度范围有 较大差异。
步骤l)中多面体倍半硅氧垸溶液的加入量为l~500ml，根据不同种类的 多面体倍半硅氧烷的溶解性的不同及所需的SBA-15+多面体倍半硅氧烷复合 粒子中SBA-15与多面体倍半硅氧垸的比例不同而有较大差异。
步骤1)中SBA-15+多面体倍半硅氧烷复合粒子中SBA-15与多面体倍半 硅氧烷的比例为1: 0.01-1: 1 (质量比)。
步骤2)中SBA-15+多面体倍半硅氧垸复合粒子的用量可根据要求选择， 一般为0.001~lg。
步骤2)中加入的HF水溶液浓度为0.05 0.5g/ml。
步骤2)中加入的HF水溶液的用量与SBA-15+多面体倍半硅氧烷复合粒
子的比例为5: 1~1000: 1 ml/g。
本发明制备的多面体倍半硅氧垸纳米线的结构和形貌可以采用扫描电镜 或者透射电镜等手段加以观测。得到的多面体倍半硅氧垸纳米线的直径在 10 100纳米之间，长度在100~500纳米之间(通过使用不同种类的模版分子 得到的纳米线的长度或者可继续延长)。
本发明对现有对倍半硅氧烷的研究多集中在对其官能团的改进及进一步 与聚合物基体共聚或者共混上，而对多面体倍半硅氧垸本身的应用研究很少。 本发明提供了一种简单制备多面体倍半硅氧烷纳米线的方法，得到了一种具 有新型特殊形貌的多面体倍半硅氧烷材料。这种特殊的线型结构适合于研究 多面体倍半硅氧烷材料在光、电、场下一维方向上的性质，以及尺寸縮小所 带来的机械性能的变化，是纳米尺寸的电子器件、光电子器件、机械传动装 置的优良候选材料，在电子、光学、磁存储材料、催化、陶瓷、机械加工、 生物医学等领域都具有广阔的应用前景。
图1为本发明实施例1所得到的完全缩合的八异辛基倍半硅氧垸纳米线 的透射电镜照片。
图2为本发明实施例8所得到的不完全縮合的环戊基倍半硅氧烷三元醇 纳米线的透射电镜照片。
具体实施例方式
本发明可通过下面优选实施方案的实施例获得进一步的阐述，但这些实 施例仅在于举例说明，不对本发明的范围做出界定。
实施例1:完全縮合的八异辛基倍半硅氧烷的纳米线制备
l)购买得到了具有规整六面体结构的八异辛基倍半硅氧烷(Hybrid Plastics 公司)，具有如下结构
2) 将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，250。C下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将lml事先配制好的浓度为0.01g/ml的八异辛基倍半硅 氧垸的丙酮溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室温下搅拌44小时后， 利用旋转蒸发仪将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.01八异辛基倍半 硅氧垸；
3) 取0.005gSBA-15+0.01八异辛基倍半硅氧烷粉末，置于塑料离心管中， 加入lml0.1g/mlHF水溶液，反应3小时，待SBA-15被HF分解后，加水稀 释并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线状物， 即为八异辛基倍半硅氧垸的纳米线。
合成的八异辛基倍半硅氧烷纳米线直径在10 100纳米之间，长度在 100-400纳米之间。
实施例2:完全縮合的十二三氟丙烷基倍半硅氧垸的纳米线制备
1)购买得到了具有八面体结构的十二三氟丙垸基基倍半硅氧烷(Hybrid Plastics公司)，具有如下结构
2)将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，250。C下
恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温
后，在真空条件下，将5ml事先配制好的浓度为0.01g/ml的十二三氟丙垸基 倍半硅氧烷的氯仿溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室温下搅拌44 小时后，利用旋转蒸发仪将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.05十二 三氟丙烷基倍半硅氧烷；
3)取0.005gSBA-15+0.05十二三氟丙烷基倍半硅氧烷粉末，置于塑料离 心管中，加入lml0.2g/mlHF水溶液，反应3小时，待SBA-15被HF分解后， 加水稀释并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线 状物，即为十二三氟丙烷基倍半硅氧垸的纳米线。
合成的十二三氟丙垸基倍半硅氧垸纳米线直径在10~100纳米之间，长度 在100-300纳米之间。
实施例3:完全縮合的甲基丙烯酸异丁基倍半硅氧烷的纳米线制备
1)购买得到了具有规整六面体结构的甲基丙烯酸仲丁基倍半硅氧烷 (Hybrid Plastics公司)，具有如下结构
2) 将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，250。C下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将10ml事先配制好的浓度为0.01g/ml的甲基丙烯酸异丁 基倍半硅氧烷的己烷溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室温下搅拌 44小时后，利用旋转蒸发仪将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.1甲基 丙烯酸异丁基倍半硅氧烷；
3) 取0.005gSBA-15+0.1甲基丙烯酸异丁基倍半硅氧烷粉末，置于塑料离
心管中，加入lml 0.2g/ml HF水溶液，反应3小时，待SBA-15被HF分解后， 加水稀释并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线 状物，即为甲基丙烯酸异丁基倍半硅氧垸的纳米线。
合成的甲基丙烯酸异丁基倍半硅氧烷纳米线直径在10 80纳米之间，长度 在200-400纳米之间。
实施例4:完全縮合的八氢基倍半硅氧烷的纳米线制备
1)购买得到了具有规整六面体结构的八氢基倍半硅氧烷(Hybrid Plastics 公司)，具有如下结构
<formula>formula see original document page 12</formula>2) 将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，25(TC下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将lml事先配制好的浓度为0.02g/ml的八氢基倍半硅氧 烷的二氯甲垸溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室温下搅拌44小时 后，禾U用旋转蒸发仪将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.02八氢基倍 半硅氧烷；
3) 取0.005gSBA-15+10。/。八氢基倍半硅氧烷粉末，置于塑料离心管中，加 入lml0.5g/mlHF水溶液，反应3小时，待SBA-15被HF分解后，加水稀释 并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线状物，即 为八氢基倍半硅氧烷的纳米线。
合成的八氢基倍半硅氧烷纳米线直径在10 100纳米之间，长度在100-500 纳米之间。
实施例5:完全縮合的縮水甘油基苯基倍半硅氧烷的纳米线制备
1)购买得到了具有规整六面体结构的縮水甘油基倍半硅氧烷或縮水甘油
<formula>formula see original document page 12</formula>
基苯基倍半硅氧垸(Hybrid Plastics公司)，具有如下结构:
2)将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，250。C下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将10ml事先配制好的浓度为0.01g/ml的縮水甘油基苯基 倍半硅氧垸的四氢呋喃溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室温下搅 拌44小时后，利用旋转蒸发仪将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.1 縮水甘油基苯基倍半硅氧烷；
3)取0.005gSBA-15+0.1縮水甘油基苯基倍半硅氧烷粉末，置于塑料离心 管中，加入lml0.2g/mlHF水溶液，反应3小时，待SBA-15被HF分解后， 加水稀释并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线 状物，即为縮水甘油基苯基倍半硅氧烷的纳米线。
合成的縮水甘油基苯基倍半硅氧烷纳米线直径在10 100纳米之间，长度 在200-400纳米之间。
实施例6:完全縮合的乙烯基倍半硅氧烷的纳米线制备
1)购买得到了具有规整六面体结构的乙烯基倍半硅氧烷或仲丁基乙烯基 倍半硅氧烷(HybridPlastics公司)，具有如下结构，其中R与X相同或不同
<formula>formula see original document page 13</formula>2) 将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，250。C下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将10ml事先配制好的浓度为0.01g/ml的乙烯基倍半硅氧 烷的甲醇或四氢呋喃溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室温下搅拌 44小时后，利用旋转蒸发仪将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.1乙烯 基倍半硅氧烷；
3) 取0.05gSBA-15+0.1乙烯基倍半硅氧垸粉末，置于塑料离心管中，加 入lml0.2g/mlHF水溶液，反应3小时，待SBA-15被HF分解后，加水稀释 并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线状物，即 为乙烯基倍半硅氧垸的纳米线。
合成的乙烯基倍半硅氧烷纳米线直径在10 100纳米之间，长度在100 400 纳米之间。
实施例7:完全縮合的异丙基氯倍半硅氧垸的纳米线制备
l)购买得到了具有规整六面体结构的异丙基氯倍半硅氧烷(Hybrid Plastics 公司)，具有如下结构
<formula>formula see original document page 14</formula>2)将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，25(TC下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将10ml事先配制好的浓度为0.05g/ml的异丙基氯倍半硅 氧垸的氯仿溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室温下搅拌44小时后， 利用旋转蒸发仪将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.5异丙基氯倍半石 氧烷；
<formula>formula see original document page 14</formula>3)取0.002gSBA-15+0.5异丙基氯倍半硅氧垸粉末，置于塑料离心管中， 加入lml0.2g/mlHF水溶液，反应3小时，待SBA-15被HF分解后，加水稀 释并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线状物， 即为异丙基氯倍半硅氧烷的纳米线。
合成的异丙基氯倍半硅氧垸纳米线直径在10~100纳米之间，长度在 200 500纳米之间。
实施例8:不完全缩合的环戊基倍半硅氧垸三元醇纳米线的制备
1 )以环戊基三氯硅烷为原料，按照Feher(Organometallics， 1991， 10: 2526) 的方法经水解縮合制得了带有三羟基未完全縮合的环戊基倍半硅氧垸三元 醇，具有如下结构<formula>formula see original document page 15</formula>2) 将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，250。C下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将40ml事先配制好的浓度为0.0125g/ml的未完全縮合的 环戊基倍半硅氧烷三元醇的四氢呋喃溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态， 在室温下搅拌44小时后，常温下将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+0.5 环戊基倍半硅氧烷三元醇；
3) 取O.OlgSBA-15+0.5环戊基倍半硅氧烷三元醇粉末，置于塑料离心管 中，加入2ml O.lg/ml HF水溶液，反应0.5小时，待SBA-15被HF分解后， 加水稀释并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线 状物，即为不完全縮合的环戊基倍半硅氧烷三元醇的纳米线。
合成的不完全縮合的环戊基倍半硅氧烷三元醇的纳米线直径在10 100纳 米之间，长度在100 500纳米之间。
实施例9:不完全縮合的异丙基倍半硅氧烷二元醇纳米线的制备
1)购买得到了具有规整六面体结构的仲丁基倍半硅氧垸二元醇(Hybrid Plastics公司)，具有如下结构
<formula>formula see original document page 16</formula>
2) 将1.0gSBA-15加入三口圆底烧瓶，在压力〈5KPa的真空下，250。C下 恒温2小时以除去体系中的空气和水份；而后除去加热源待SBA-15冷至室温 后，在真空条件下，将50ml事先配制好的浓度为0.02g/ml的未完全縮合的异 丙基倍半硅氧烷二元醇的氯仿溶液注入圆底烧瓶之中；保持真空状态，在室 温下搅拌44小时后，常温下将溶剂抽干，即可得到粉末状的SBA-15+100异 丙基倍半硅氧烷二元醇；
3) 取O.OlgSBA-15+lOO异丙基倍半硅氧烷二元醇粉末，置于塑料离心管 中，加入2ml 0.5g/ml HF水溶液，反应0.5小时，待SBA-15被HF分解后， 加水稀释并将溶液倒入玻璃杯中，此时在溶液底层有少量分散细小如丝的线 状物，即为不完全縮合的异丙基倍半硅氧烷二元醇的纳米线。
合成的不完全縮合的异丙基倍半硅氧垸二元醇的纳米线直径在10 100纳 米之间，长度在200 500纳米之间。
1权利要求
1、一种多面体倍半硅氧烷纳米线，其特征在于该多面体倍半硅氧烷纳米线为直径为10～100nm的线状；其中该多面体倍半硅氧烷纳米线由下式的多面体倍半硅氧烷制成[(RSiO1.5)m(XSiO1.5)n]或[(RSiO(1.5p-0.5q)/p)p(OH)q]其中m≥1，n≥0，m+n≥4，且m+n为偶数；p≥q≥1，q＝2或3，p+q≥4，且p+q为偶数；R为氢原子，或有取代基或无取代基的烷基、环烷基、氟烷基、链烯基、环烯基、芳基、环氧基、醚基、硅烷基、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；X为羟基、环氧基、羧基、卤素、氟烷基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、醚基、腈基、氨基，或者含有上述基团的R基团。
2、 根据权利要求1所述的多面体倍半硅氧烷纳米线，其特征在于所述的 多面体倍半硅氧垸为[(RSi015)m(XSi015)n]其中m^3， n^0， 12^m+n^6，且m+n为偶数；R为氢原子，或有取代基或无取代基的烷基、环烷基、氟烷基、链烯基、 芳基、环氧基、醚基、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯；X为羟基、环氧基、卤素、氟烷基、醚基、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯，或 者含有上述基团的R基团。
3、 根据权利要求1所述的多面体倍半硅氧烷纳米线，其特征在于所述的 多面体倍半硅氧烷为[(RSiO(15p-05q)/p)p(OH)q〗射-p^3， q-2或3， 12^p+q^6，且p+q为偶数； R为氢原子，或有取代基或无取代基的烷基、环烷基、链烯基、芳基、醚 基、丙烯酸酯或甲基丙烯酸酯。
4、 一种制备权利要求1 3中任一项所述的多面体倍半硅氧烷纳米线的方法，其特征在于用介孔分子筛SBA-15作为模版分子来制备，按照以下步骤实施1) 将模版分子在压力〈5KPa的真空下，240 26(TC下恒温1 3小时除去 模版分子中的空气和水份；而后冷却至室温，在真空条件下，加入多面体倍 半硅氧烷溶液，保持真空状态，在室温下搅拌30 50小时后，抽干溶剂，得 到粉末状的SBA-15与多面体倍半硅氧烷复合粒子；2) 取SBA-15与多面体倍半硅氧烷粉末，加入HF水溶液，反应15秒 ~48小时，待SBA-15被HF分解后，加水稀释后，在反应液底层有分散细小 如丝的线状物，即为多面体倍半硅氧垸的纳米线。
5、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的多面体倍半硅氧垸溶 液为多面体倍半硅氧垸溶解于溶剂中形成的浓度为0.01 10g/ml的溶液，其 中溶剂采用水、乙醇、甲醇、已垸、二氯甲垸、丙酮、四氢呋喃、氯仿、N-甲基甲酰胺、N-甲基乙酰胺或者二甲基亚砜。
6、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于SBA-15与多面体倍半硅氧 烷复合粒子中，SBA-15与多面体倍半硅氧垸的质量比为1:0.01 1: 1。
7、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的HF水溶液的浓度为 0.05 0.5g/ml。
8、 根据权利要求4所述的方法，其特征在于所述的HF水溶液的用量与 SBA-15与多面体倍半硅氧烷复合粒子的比例为5: 1~1000: 1 ml/g。
全文摘要
本发明公开了一种新型多面体倍半硅氧烷纳米线，该多面体倍半硅氧烷纳米线直径为10～100纳米，长度为100～500纳米。本发明还公开了一种简单制备多面体倍半硅氧烷纳米线的方法，得到了具有新型特殊形貌的多面体倍半硅氧烷材料。这种特殊的线型结构适合于研究多面体倍半硅氧烷材料在光、电、场下一维方向上的性质，以及尺寸缩小所带来的机械性能的变化，是纳米尺寸的电子器件、光电子器件、机械传动装置的优良候选材料，在电子、光学、磁存储材料、催化、陶瓷、机械加工、生物医学等领域都具有广阔的应用前景。
文档编号C07F7/00GK101337975SQ20071002484
公开日2009年1月7日 申请日期2007年7月3日 优先权日2007年7月3日
发明者刚 吴, 彤 吴, 孙培育, 扬 杨, 桥 陈 申请人:东丽纤维研究所(中国)有限公司