[發明專利]一種過渡金屬修飾吡啶氮基共軛微孔聚合物復合光催化劑

有效

• 申請號: 202010848246.X
• 申請日: 2020-08-21
• 公開（公告）號: CN112079995B
• 公開（公告）日: 2022-01-11
• 發明（設計）人: 廖耀祖;楊晨;何顏;程中樺
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: C08G61/12
• 分類號: C08G61/12;B01J31/06
• 代理公司: 上海泰能知識產權代理事務所(普通合伙) 31233
• 代理人: 宋旭;黃志達

本發明涉及一種過渡金屬修飾吡啶氮基共軛微孔聚合物復合光催化劑，所述的過渡金屬為鐵，鈷，鎳，吡啶氮基的共軛微孔聚合物通過醛酮縮合與共軛加成以及環胺化反應制得，然后采用氣相沉積法制備過渡金屬修飾吡啶氮基共軛微孔聚合物復合光催化劑，使其在光分解水產氫中有良好的應用。本發明得到的光催化劑具有良好的光催化制氫性能，產氫速率較高；本發明采用氣相沉積法，工藝簡單、設備簡單、操作簡單。

技術領域

本發明屬于光催化劑領域，特別涉及一種過渡金屬修飾吡啶氮基共軛微孔聚合物復合光催化劑。

背景技術

能源和環境是當今世界面臨的兩大核心問題，人類生活與科技發展都與能源密切相關。傳統的化石能源燃燒時排放大量的溫室氣體，對環境造成嚴重破環，因此急需找到新型清潔能源。氫能有助于解決全球環境污染和能源安全問題，因此成為傳統能源的一種理想替代品。其中，光催化分解水是制氫的主要路徑，光催化技術成為未來解決能源和環境問題的有效手段。

共軛微孔聚合物是一種通過π-π鍵將芳香環規律性的聯結起來組成的具有剛性的大分子，其具有獨一無二的共軛結構與永久性小于2nm的微孔。它的孔性質與剛性單體結構密切相關，同時由于其反應不可逆，表現出了比傳統微孔材料更好的物理化學穩定性與熱穩定性。盡管如此，一般的共軛微孔聚合物依然沒有優異的光催化析氫性能。

現有中國專利CN105367758A公開了一種二茂鐵基共軛微孔聚合物的制備方法，該方法制備過程復雜，用到了高成本的金屬作為催化劑，且不具備普適性。而本發明克服了上述缺陷，提出了一種操作簡單，成本較低，且具有一定普適性的方法得到了一種過渡金屬修飾吡啶氮基共軛微孔聚合物復合光催化劑。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種過渡金屬修飾吡啶氮基共軛微孔聚合物復合光催化劑，克服了現有技術的操作復雜，制備成本高，無普適性等缺陷。

本發明的一種吡啶氮基共軛微孔聚合物，所述聚合物的重復結構單元如下所示：

其中由于位阻效應的存在或是已形成的聚合物的阻礙作用，部分羰基未能繼續進行環胺化反應，殘留在聚合物的末端。

所述聚合物結構式為：

其中*表示省略的重復單元；其中由于位阻效應的存在或是已形成的聚合物的阻礙作用，部分羰基未能繼續進行環胺化反應，殘留在聚合物的末端。

所述吡啶氮基共軛微孔聚合物以包含2,2’-聯吡啶-5,5’-二甲醛，1,3-二乙酰基苯的原料，通過醛酮縮合與共軛加成以及環胺化反應獲得。

本發明的一種吡啶氮基共軛微孔聚合物的制備方法，包括：

將2,2’-聯吡啶-5,5’-二甲醛，1,3-二乙酰基苯和乙酸銨加入到反應器中，再加入吡啶，常溫攪拌，油浴反應，提純，即得。

上述制備方法的優選方式如下：

所述2,2’-聯吡啶-5,5’-二甲醛、1,3-二乙?；?、乙酸銨、吡啶的比例為0.2～3g：0.3～4g：2～12g：35～300mL。

進一步地，所述的2,2’-聯吡啶-5,5’-二甲醛的加量為0.2～3g，1,3-二乙?；降募恿繛?.3～4g，乙酸銨的加量為2～12g，加入到50～500mL的圓底燒瓶中。

所述常溫攪拌為：在常溫下攪拌10～40min至固體物質完全溶解。

所述油浴反應為：油浴鍋的溫度加至100～130℃，反應20～50h，抽濾洗滌，得到粉末。

所述提純具體為：將得到的粉末依次在熱的去離子水和氯仿中洗滌，抽濾，在真空烘箱中干燥，其中所述的用于洗滌的去離子水和氯仿的溫度加熱至50～80℃，洗滌15～60h，抽濾，在真空烘箱中干燥20～96h。