[發明專利]共價類三嗪結構發光有機半導體聚合物納米纖維的制備方法及其光催化產氫應用

有效

• 申請號: 201810465397.X
• 申請日: 2018-05-16
• 公開（公告）號: CN108754662B
• 公開（公告）日: 2020-09-01
• 發明（設計）人: 龍金林;劉陽;員汝勝;丁正新;張子重;徐超;林華香
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: D01F6/78
• 分類號: D01F6/78;C09K11/06;B01J31/06;C01B3/04
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊

本發明屬于納米材料技術領域，具體涉及一種共價類三嗪結構發光有機半導體聚合物及其制備方法，將不同有機構筑單元通過碳碳鍵連接。用簡單的溶劑熱反應，以及路易斯堿作為催化劑催化醛基與亞甲基脫水縮合反應合成制備類三嗪結構共價有機半導體聚合物。用紫外吸收光譜和熒光光譜研究了此衍生物的光物理性質，并且研究了該共價類三嗪結構發光有機半導體聚合物在光催化分解水上的應用。本發明制備得到的此化合物是一類綜合性質優良的熒光有機半導體材料，在光催化分解水反應中能高效穩定的傳遞電子。

技術領域

本發明涉及一種高效穩定的共價類三嗪結構發光有機半導體聚合物納米纖維材料，具體地說，涉及一類含有類三嗪結構的發光有機半導體聚合物納米纖維及其在光催化分解水產氫方面的應用。

背景技術

隨著工業的發展，化石燃料的使用導致環境問題日益嚴重，將太陽能轉化為清潔的可運輸燃料如氫氣或甲醇是實現可持續增長的關鍵。自從20世紀70年代Honda和Fujishima報道了TiO₂作為光陽極產氫以來，對新型光催化劑材料的研究已經觸及了元素周期表的每一個元素。

研究者將重心主要放在無機光催化劑上，特別是金屬氧化物和硫化物半導體材料及其改性(如摻雜劑，固溶體的形成，組裝復合材料等)（Xing J, Fang WQ, Zhao HJ, etal. Inorganic photocatalysts for overall water splitting[J]. Chem Asian J,2012, 7(4): 642-657.）。大部分無機光催化劑將高光催化活性與化學穩定性結合起來，然而它們僅僅具有有限的可變性。相反，基于有機或金屬絡合物的均相光催化劑可提供分子定制性，以調整其光電性質、活性和選擇性（Wang M, Na Y, Gorlov M, et al. Light-driven hydrogen production catalysed by transition metal complexes inhomogeneous systems[J]. Dalton Trans, 2009, 33(33): 6458-6467.）。然而，分子光催化劑的可調性是以低穩定性、合成路線的挑戰性以及難以擴展性為代價的。兩者之間的折中方案是通過將功能分子結合到穩固的基質中來實現均相光催化劑的多相化（BailarjrJ. a HETEROGENIZINGa HOMOGENEOUS CATALYSTS[J]. Catalysis Reviews, 10(1): 17-36.）。在傳統(熱)催化領域的最初構想中，這種策略可以提供高活性和合成可調的“單一位點”催化劑，其本質上是分子，但具有非均相催化劑的益處，包括易于分離(因此可回收)和易于改進其光物理性質，并且在許多情況下可以賦予優異的化學和熱穩定性。這種聚合物或“軟”材料也受益于諸如重量輕、價格低廉、易于合成以及毒性相對較低等特性。

有機二維(2D)聚合物表現出具有擴展π共軛的微孔或中孔組織結構；本發明的有機二維(2D)聚合物是無定形的，即材料結構不具有長程有序性質。二維多孔聚合物已在氣體吸附、多相催化和傳感等領域得到了廣泛的探索(Xu Y, Jin S, Xu H, et al.Conjugated microporous polymers: design, synthesis and application[J].Chemical Society Reviews, 2013, 42(20): 8012-8031.)。然而，迄今為止這些聚合物幾乎沒有被作為太陽能燃料生產的光催化劑研究過。事實上，除了普遍存在的石墨相碳氮聚合物之外，只有少數體系已被報道。

發明內容

本發明的目的在于提供一種高效穩定的共價類三嗪結構發光有機半導體聚合物納米纖維材料，具體地說，提供一類含三嗪結構的發光有機半導體聚合物納米纖維材料的制備方法。

本發明的另一個目的在于提供上述化合物光催化分解水產氫方面的應用。

本發明提供的共價類三嗪結構發光有機半導體聚合物納米纖維材料具有合適的價帶導帶位置、穩定的發光特性和優秀的電子傳輸能力。