[發(fā)明專利]一種合成三嗪基石墨炔的方法及其應(yīng)用

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910641639.0
• 申請日: 2019-07-16
• 公開（公告）號: CN110483427A
• 公開（公告）日: 2019-11-22
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 魯統(tǒng)部;馮有祥;張雯
• 申請（專利權(quán)）人: 天津理工大學(xué)
• 主分類號: C07D251/24
• 分類號: C07D251/24;B01J31/02;C01B3/04
• 代理公司: 44205 廣州嘉權(quán)專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司
• 代理人: 許飛<國際申請>=<國際公布>=<進(jìn)入國

本發(fā)明公開了一種合成三嗪基石墨炔的方法及其應(yīng)用，將2，4，6?三乙炔基?四苯基?1，3，5三嗪單體脫去保護(hù)基團(tuán)，萃取干燥后與CuBr、NH₃·H₂O混合，在黑暗條件下通入O₂，最后進(jìn)行索氏提取，得到產(chǎn)物二維層狀三嗪基石墨炔。本發(fā)明合成方法操作簡單，合成試劑低毒，可以大規(guī)模生產(chǎn)；而且產(chǎn)物的孔結(jié)構(gòu)有利于在光催化產(chǎn)氫過程中傳導(dǎo)電子以及傳輸質(zhì)子，可以提高光催化產(chǎn)氫的性能，在催化領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于納米材料領(lǐng)域，特別涉及一種合成三嗪基石墨炔的方法及其應(yīng)用。

背景技術(shù)

石墨炔是一種新興的人工合成的碳材料，并且是按照一定周期規(guī)律構(gòu)筑而成的二維材料。石墨炔是由sp和sp²兩種雜化態(tài)碳原子構(gòu)筑而成，以至形成獨(dú)特的電子排布、均勻的孔隙和高度π共軛結(jié)構(gòu)等特征。在半導(dǎo)體光電器件、新能源、鋰離子電池、生物醫(yī)藥和催化等相關(guān)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景，引起了廣泛關(guān)注。

眾所周知，碳元素原子核最外層有四個(gè)電子，可通過sp、sp²、sp³三種雜化形式形成共價(jià)鍵。因此可以排列成多種類的碳同素異形體，其中最為大家熟知的是金剛石和石墨。在金剛石結(jié)構(gòu)中，每個(gè)碳原子都以sp³雜化軌道與另外4個(gè)碳原子形成共價(jià)鍵，使得金剛石中所有價(jià)電子都參與成鍵以至于沒有多余的自由電子，因此金剛石具有堅(jiān)硬和不導(dǎo)電的特性。石墨結(jié)構(gòu)是六邊形堆疊模式，每個(gè)碳原子都會(huì)提供一個(gè)可移動(dòng)的自由電子，因此石墨具有良好的導(dǎo)電性。從上述兩種同素異形體可以看出，同素異形體由于不同的結(jié)構(gòu)，導(dǎo)致物理和化學(xué)性質(zhì)截然不同。富勒烯(C₆₀)、碳納米管(CNTs)、石墨烯、石墨炔，這些納米碳材料均由苯單元組成，并以獨(dú)特的幾何結(jié)構(gòu)形式排列。此類納米碳材料可以導(dǎo)電、吸光和發(fā)光，具有新穎的物理化學(xué)性質(zhì)，在催化領(lǐng)域具有了長足的發(fā)展。

經(jīng)典的石墨炔多為粉體狀，合成條件苛刻，合成溶劑毒性較大，結(jié)晶性較差，粉體呈黑色且不適用于光催化。因此，制備一種易合成、合成溶劑低毒且適用于光催化的石墨炔是目前研究亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對上述問題，本發(fā)明提供一種制備簡單，所用溶劑低毒，適用于光催化的二維層狀三嗪基石墨炔的制備方法，用以解決現(xiàn)有技術(shù)中制備的粉體狀石墨炔，合成條件苛刻，合成溶劑毒性較大，結(jié)晶性較差，粉體呈黑色不適用于光催化的問題。

本發(fā)明的首要目的在于提供三嗪基石墨炔的合成方法。

本發(fā)明的再一目的在于提供上述方法制備的二維層狀三嗪基石墨炔。

本發(fā)明的又一目的在于提供上述二維層狀三嗪基石墨炔在光催化產(chǎn)氫的應(yīng)用。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明所采取的技術(shù)方案是：

一種合成三嗪基石墨炔的方法，包括以下步驟：

1)將三乙胺、四氫呋喃混合后，加入2，4，6-三-(4-溴苯基)-1，3，5-三嗪、四三苯基膦鈀和CuI，通入保護(hù)氣體反應(yīng)得2，4，6-三乙炔基-四苯基-1，3，5三嗪單體；

2)步驟1)得到的2，4，6-三乙炔基-四苯基-1，3，5三嗪單體分散在四氫呋喃中，充入保護(hù)氣體加入四正丁基氟化銨反應(yīng)，再加入乙酸乙酯，萃取、干燥、旋干得前驅(qū)體，將前驅(qū)體溶于甲醇得M1；

3)將CuBr分散到甲醇中，得到CuBr甲醇溶液；

4)M1中逐滴加入NH₃·H₂O和CuBr甲醇溶液混合；

5)避光條件中通入O₂攪拌反應(yīng)，將反應(yīng)產(chǎn)物轉(zhuǎn)移至索氏提取器使用水提取12h，然后使用甲醇提取24h，得到二維層狀三嗪基石墨炔。