[發明專利]三嗪基多孔有機聚合物的制備及催化轉化二氧化碳應用

在審

• 申請號: 201610694029.3
• 申請日: 2016-08-19
• 公開（公告）號: CN107754597A
• 公開（公告）日: 2018-03-06
• 發明（設計）人: 李留義;崔彩艷;王瑞虎
• 申請（專利權）人: 中國科學院福建物質結構研究所
• 主分類號: B01D53/86
• 分類號: B01D53/86;B01D53/62;C08G73/06;B01J31/06;C01B32/40
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種基于三嗪和三苯胺基的多孔有機聚合物催化劑的制備及其在光催化轉化二氧化碳制一氧化碳反應中的應用，為工業廢氣中二氧化碳的利用提供潛在應用。

背景技術

以二氧化碳為主的溫室氣體引起的氣候變化是已經嚴重危及到人類的生存環境。我國已經將二氧化碳減排目標作為約束性指標納入國民經濟和社會發展中長期規劃。盡管我國目前的能源結構已趨向多元化，但煤炭的主導地位至今仍無法動搖。燃煤造成的二氧化碳的排放，已成為我國主要二氧化碳排放源，因此建立健全二氧化碳減排技術體系尤為重要。二氧化碳是溫室效應的主要來源，同時也是自然界中儲量最豐富的C1資源，實現二氧化碳的資源化利用，獲得具有高價值的化工產品，不僅符合綠色化學的要求，也是緩解二氧化碳持續增加所帶來的日益嚴重的溫室效應的手段之一。

一氧化碳在工業生產中有廣泛的用途，是一種重要的化工基礎原料。利用光催化還原二氧化碳制備一氧化碳是轉化利用二氧化碳的一條較好途徑。另外，取之不盡，用之不竭的太陽能是目前較為理想的作為清潔能源。傳統的光催化劑多采用無機半導體材料，此類材料是無機鹽組成，結構和性能不易調控，大部分催化劑吸收波長主要集中在紫外區，故必將使用人工光源，消耗大量電能。因此，發展高效可見光光催化轉化二氧化碳制備一氧化碳的催化劑，實現二氧化碳的有效利用具有實用價值，對我國具有重大的環境和經濟意義。

發明內容

本發明的目的在于克服現有技術不足，提供了一種功能多孔有機聚合物的制備及其在光催化轉化二氧化碳中的應用，具體技術方案如下：

本發明提供的功能多孔有機聚合物催化劑，其特征在于：多孔有機聚合物催化劑骨架內同時含有三嗪基團和三苯胺基團。

本發明提供的功能多孔有機聚合物催化劑以二氧化碳為原料，制備一氧化碳，反應壓力為0.1Mpa，反應溫度為室溫，可見光照射，反應時間為1-10小時。

所述催化劑代表性的制備方法如下：以氯仿為溶劑，以三氟甲烷磺酸作為催化劑，將含有三嗪的反應單體存在下，室溫反應72小時，經過過濾，水洗，干燥，得到功能多孔有機聚合物催化劑。

相對于傳統催化劑，本發明提供了一種組成結構新穎的催化劑，具有如下顯著優點：

(1)采用功能多孔有機聚合物作為催化劑，具有比表面積大，易于性能調控等優點。

(2)可見光條件下催化。

(3)功能多孔有機聚合物骨架中同時含有三嗪基團和三苯胺基團。可以綜合三嗪基團對二氧化碳的吸附作用和三苯胺對可見光的吸收作用，實現了二氧化碳同時捕獲和轉化。

(4)本發明中的催化劑可以循環使用，催化活性高。

附圖說明

圖1實施例催化劑的結構式。

圖2實施例催化劑的紅外譜。

圖3實施例催化劑的固體核磁共振碳譜。

圖4三嗪基多孔有機聚合物的制備及催化轉化二氧化碳應用。

圖5實施例催化劑的催化活性穩定圖。

以下是本發明的幾個實施例，進一步說明本發明，但是本發明不僅限于此。

實施例1

多孔有機聚合物單體的制備

將對氟苯甲腈溶于DMSO中，加入對胺基苯腈與叔丁醇鉀混合物中，室溫攪拌5小時，溫度升高至120度，反應過夜，冷卻至室溫，加入到水中，過濾并大量水洗，抽干收集固體，真空干燥后得到多孔有機聚合物單體，產率50％。

實施例2

功能多孔有機聚合物催化劑的制備

稱取0.5克實施例1制備的多孔有機聚合物單體溶于100毫升氯仿中，將10毫升三氟甲烷磺酸緩慢滴加到上述溶液中，室溫反應3天，過濾，氫氧化鋰溶液洗，水洗，甲醇洗，80攝氏度真空干燥得到黃色功能多孔有機聚合物催化劑粉末，產率80％。圖1為實施例2所得的功能多孔有機聚合物的結構單元，圖2為實施例2所得的功能多孔有機聚合物和多孔有機聚合物單體的紅外譜圖，圖3為實施例2所得的功能多孔有機聚合物的固體核磁共振碳譜圖，圖2和3清晰的表明所制備的催化劑骨架中含有三嗪和三苯胺基團。

實施例3

光催化轉化二氧化碳性能測試

將30毫克催化劑，六水合氯化鈷(3mmol)，2’2-聯吡啶(15mg),三乙醇胺(2ml)分散于乙腈中，通入二氧化碳到0.1MPa，使用可見光(>420nm)照射,室溫反應，用氣相色譜檢測，產物為一氧化碳。

實施例4