[發(fā)明專利]共價(jià)三嗪有機(jī)框架、限域金屬催化劑、制備方法及應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910887666.6
• 申請(qǐng)日: 2019-09-19
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN110628038B
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-03-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 胡維波;馬路山;鄒亮亮;鄒志青;文珂;楊輝;李媛;張勍
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)科學(xué)院上海高等研究院;上海卡耐新能源有限公司
• 主分類號(hào): C08G83/00
• 分類號(hào): C08G83/00;B01J31/22;C25B3/26;C25B3/25;C25B11/085
• 代理公司: 上海光華專利事務(wù)所(普通合伙) 31219
• 代理人: 余明偉

本發(fā)明提供一種共價(jià)三嗪有機(jī)框架、限域金屬催化劑、制備方法及應(yīng)用，共價(jià)三嗪有機(jī)框架包含雜原子N，通過(guò)雜原子錨定金屬離子，制備限域金屬催化劑，其中，通過(guò)調(diào)控共價(jià)三嗪有機(jī)框架的結(jié)構(gòu)及配位雜原子的相對(duì)含量，可調(diào)控金屬活性中心密度及相對(duì)距離，利用具有配位雜原子N位點(diǎn)的多孔骨架結(jié)構(gòu)，可限域金屬在原位反應(yīng)過(guò)程中的結(jié)構(gòu)衍化，形成高活性、高選擇性的催化位點(diǎn)；共價(jià)三嗪有機(jī)框架通過(guò)二甲醇基化合物及二甲脒基化合物的前驅(qū)體合成，制備方法溫和，可大量合成，適用性廣；限域金屬催化劑在應(yīng)用于電催化CO₂/CO還原中具有良好的多電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)物生成活性及選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于電化學(xué)催化領(lǐng)域，涉及一種共價(jià)三嗪有機(jī)框架、限域金屬催化劑、制備方法 及應(yīng)用。

背景技術(shù)

電化學(xué)CO₂還原(ERC)技術(shù)是利用電能將CO₂還原為各種有機(jī)化學(xué)品，實(shí)現(xiàn)CO₂資源化利用的一種技術(shù)，其可在溫和條件下將CO₂轉(zhuǎn)化為高附加值的燃料或化學(xué)品，具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。

但目前，電化學(xué)CO₂還原存在電化學(xué)催化劑的催化活性差、ERC反應(yīng)過(guò)電位高、法拉第 效率低等瓶頸問(wèn)題，有待進(jìn)一步發(fā)展相關(guān)理論，開(kāi)發(fā)高效的催化劑。其中，將具有催化活性 的金屬原子/離子錨定在無(wú)機(jī)或有機(jī)材料基底上制備金屬基催化劑是提高催化劑電催化CO₂還原反應(yīng)性能的方法之一。但是，目前研究最為廣泛的氮摻雜碳材料錨定的金屬單原子材料 (M-NC)在電催化CO₂還原時(shí)，產(chǎn)物主要為CO，在多電子(2e-)轉(zhuǎn)移產(chǎn)物(如CH₄，C₂H₄等)的生成活性和選擇性上十分不理想。

因此，開(kāi)發(fā)一種新型的、高效的催化劑，應(yīng)用于電催化CO₂/CO還原，提高多電子轉(zhuǎn)移 產(chǎn)物生成活性及選擇性，實(shí)屬必要。

發(fā)明內(nèi)容

鑒于以上所述現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)，本發(fā)明的目的在于提供一種共價(jià)三嗪有機(jī)框架、限域金 屬催化劑、制備方法及應(yīng)用，以提供新型的、高效的催化劑，應(yīng)用于電催化CO₂/CO還原， 解決現(xiàn)有技術(shù)中電化學(xué)CO₂/CO還原催化劑所面臨的多電子轉(zhuǎn)移產(chǎn)物生成活性低及選擇性差 的問(wèn)題。

為實(shí)現(xiàn)上述目的及其他相關(guān)目的，本發(fā)明提供一種共價(jià)三嗪有機(jī)框架，所述共價(jià)三嗪有 機(jī)框架的結(jié)構(gòu)通式為：

其中，X、Y各自獨(dú)立的分別為C原子或N原子中的一種，X與Y中的至少一個(gè)為N原子，且N原子作為所述共價(jià)三嗪有機(jī)框架的雜原子。

本發(fā)明還提供一種制備所述共價(jià)三嗪有機(jī)框架的方法，包括以下步驟：

提供二甲醇基化合物及二甲脒基化合物的前驅(qū)體；

將所述前驅(qū)體在堿性試劑催化下，在溶劑中進(jìn)行氧化及縮聚反應(yīng)，制備所述共價(jià)三嗪有 機(jī)框架，其中，所述二甲醇基化合物及二甲脒基化合物中的至少一個(gè)含有雜環(huán)，所述雜環(huán)為 2,2-聯(lián)吡啶，所述共價(jià)三嗪有機(jī)框架包含雜原子N。

可選地，所述二甲脒基化合物包括2,2’-聯(lián)吡啶-5,5’-二甲脒及1,1-聯(lián)苯基4,4'-二甲脒中的 一種；所述二甲醇基化合物包括1,1-聯(lián)苯基4,4'-二甲醇及2,2’-聯(lián)吡啶-5,5’-二甲醇中的一種。

本發(fā)明還提供一種限域金屬催化劑，所述限域金屬催化劑通過(guò)將上述方法制備的所述共 價(jià)三嗪有機(jī)框架中的所述雜原子N進(jìn)行配位以錨定金屬離子制備。