[發明專利]一種基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑及制備方法和用途

有效

• 申請號: 201910454820.0
• 申請日: 2019-05-29
• 公開（公告）號: CN110064436B
• 公開（公告）日: 2021-12-07
• 發明（設計）人: 陽梅;龍軒;張文斌;黎華明
• 申請（專利權）人: 湘潭大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;H01M4/90
• 代理公司: 北京卓恒知識產權代理事務所(特殊普通合伙) 11394
• 代理人: 徐樓

1.一種基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑，合成該聚合物的單體具有以下結構式：

；

該催化劑是通過以下制備方法制備的：首先將3,6-二氯-1,2,4,5-四嗪（BCT）與2,2'-二吡啶胺發生取代反應，制備得到3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體；然后通過3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體與金屬離子配位合成得到含吡啶基四嗪環基的金屬配位聚合物前驅體；再通過高溫熱處理該聚合物前驅體制備得到基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑。

2.根據權利要求1所述的基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑，其特征在于：所述金屬離子為鐵離子、鈷離子、鋅離子、銅離子、鎘離子中的一種或多種。

3.一種制備權利要求1或2所述的基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑的方法，該方法包括以下步驟：

（1）3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體的合成：通過3,6-二氯-1,2,4,5-四嗪（BCT）與2,2'-二吡啶胺發生取代反應，分離，干燥，即得到3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體；

（2）含吡啶基四嗪環基的金屬配位聚合物前驅體的制備：將3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體溶于有機溶劑中，加入含金屬離子的溶液，加熱回流反應，分離，干燥，即得到含吡啶基四嗪環基的金屬配位聚合物前驅體；

（3）基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑的制備：將步驟（2）得到的含吡啶基四嗪環基的金屬配位聚合物前驅體通過高溫熱解，得到基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑。

4.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（1）具體為：將3,6-二氯-1,2,4,5-四嗪（BCT）溶于有機溶劑的溶液與2,2'-二吡啶胺溶于有機溶劑的溶液混合，任選地加入或不加入N,N-二異丙基乙胺；鼓氮排氧后，加熱回流反應，冷卻，過濾取濾液過柱提純，干燥，即得到3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體。

5.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：所述有機溶劑為乙腈和/或四氫呋喃；所述加熱回流為加熱至70-120℃反應12-72h，所述冷卻為冷卻至室溫；所述過柱提純采用乙酸乙酯做洗脫劑；所述干燥為真空干燥。

6.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（2）具體為：將3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體溶于有機溶劑中，將含金屬離子的溶液溶于有機溶劑中，將含金屬離子的有機溶劑加入含有3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體的有機溶劑中；加熱回流反應，冷卻，過濾，洗滌，干燥，即得到含吡啶基四嗪環基的金屬配位聚合物前驅體。

7.根據權利要求3所述的方法，其特征在于：步驟（2）具體為：將3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體溶于乙腈中，將含金屬離子的溶液溶于丙酮中，將含金屬離子的有機溶劑加入含有3,6-二-（2,2'-二吡啶基）-1,2,4,5-四嗪（DPPT）單體的有機溶劑中；加熱至70-120℃反應12-48h，冷卻至室溫，過濾，用二氯甲烷和/或丙酮洗滌1-5次，真空干燥，即得到含吡啶基四嗪環基的金屬配位聚合物前驅體。

8.根據權利要求4所述的方法，其特征在于：步驟（3）具體為：將步驟（2）得到的含吡啶基四嗪環基的金屬配位聚合物前驅體置于管式爐中，在惰性氣體氣氛保護下經過高溫熱處理，得到基于吡啶基四嗪環基金屬配位聚合物的催化劑。