[發明專利]共價鍵合的具有廣譜配位功能的固體光催化前軀體材料及應用

有效

• 申請號: 201010621727.3
• 申請日: 2010-12-24
• 公開（公告）號: CN102532425A
• 公開（公告）日: 2012-07-04
• 發明（設計）人: 趙進才;馬萬紅;陳希;籍宏偉;陳春城
• 申請（專利權）人: 中國科學院化學研究所
• 主分類號: C08F283/06
• 分類號: C08F283/06;C08F8/30;B01J31/22
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 李柏

技術領域

本發明屬于廣譜型的光催化劑前軀體制備領域，特別涉及利用共價鍵將有機配體聯吡啶類的化合物負載到親水性功能高分子材料上，構成具有廣譜配位功能的固體光催化前軀體材料，該前軀體材料能通過簡單絡合反應將不同的中心金屬離子結合進來，可得到系列的共價鍵合的光催化劑。

背景技術

均相催化劑的分離和反復利用是有機污染物催化降解反應及其類似反應的一大難題，因此，將均相催化劑固定化是簡便和實用的途徑，盡管負載或復合經常會使催化劑的催化活性部分損失。載體的選擇有多種類型，有無機和有機載體，有對底物惰性的和相互作用的，和催化組分結合的方式也是多種多樣，有共價結合，有離子交換，有物理吸附和化學吸附等。

首先英國皇家化學會的《化學通訊》雜志1994年發表了B.Meunier等將FePcS以離子交換的方式負載到聚苯乙烯-對二乙烯苯交聯的陽離子交換樹脂上(Amberlite)，利用K₂S₂O₈作為氧化劑的氧化體系(A.Sorokin，B.Meunier，Efficient?H₂O₂?oxidation?of?chlorinated?phenols?catalysed?by?supported?iron?phthalocyanines，J.Chem.Soc.，Chem.Commun.，1994，15，1799)，該體系氧化降解2，4-DCP取得了很好的結果，但重復使用三次，該體系的催化活性下降到80％。1999年，Kiwi研究了系列磺化的nafion膜負載Fe(III)用作紫外光降解水中的有機污染物二號橙、2，4-DCP等(J.Ferrandez，J.Bandara，J.Kiwi，et?al.Photoassisted?Fenton?degradation?of?nonbiodegradable?azo?dye(orange?II)inFe-free?solutions?mediated?by?cation?transfer?membranes，Langmuir?1999，15，185)。值得注意的是，盡管是負載的催化劑，但仍然必須在酸性條件下進行。Zhao等嘗試了將Fe(III)/Fe(II)或者金屬絡合物直接交換到陽離子樹脂上，用來在中性條件下光降解有機染料和小分子污染物，發現可以有效進行，并且幾乎能夠達到100％的H₂O₂利用率，此類文獻有英國皇家化學會的《化學通訊》雜志2003年13卷第1582頁的文章“一種在中性pH值下負載鐵離子高效光催化降解有機污染物的方法”(W.Ma，J.Li，J.Zhao，et?al.An?Efficient?Approach?for?Photodegradation?of?Organic?Pollutants?by?Immobilized?Iron?Ions?at?Neutral?pHs，Chem.Commun.，2003，13，1582)；美國化學會的《環境科學與技術》雜志2004年38卷第1569頁的文章“Fe(III)負載樹脂中性條件下利用雙氧水可見光驅動催化降解染料污染物”(M.Cheng，W.Ma，J.Zhao，et?al.Visible-Light-Assisted?Degradation?of?Dye?Pollutants?over?Fe(III)-Loaded?Resin?inthe?Presence?of?H₂O₂?at?Neutral?pH?Values，Environ.Sci.&Technol.，2004，38，1569)，和美國化學會的《環境科學與技術》雜志2007年41卷第5103頁的文章“鐵含氧配體絡合物利用可見光降解有機污染物”(H.Ji，W.Ma，J.Zhao，etal.Anchored?Oxygen-Donor?Coordination?to?Iron?for?Photodegradation?of?Organic?Pollutants，Environ.Sci.&Technol.，2007，41，5103)。但是在上述體系中，僅依賴靜電吸附固定光催化劑的活性中心(指有機配體與金屬離子絡合生成的金屬絡合物)，雖然光催化劑具有高活性，但存在光催化劑的催化活性中心易流失的缺點，樹脂本身穩定性較差，長期光照易老化。