[發(fā)明專利]朝格爾堿基共軛微孔聚合物光催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202010883151.1
• 申請(qǐng)日: 2020-08-28
• 公開（公告）號(hào): CN112159517B
• 公開（公告）日: 2022-09-27
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 楊勇;徐勝宇;唐鉦;熊麗君
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 南京理工大學(xué)
• 主分類號(hào): C08G61/12
• 分類號(hào): C08G61/12;B01J31/06;B01J35/10
• 代理公司: 南京理工大學(xué)專利中心 32203
• 代理人: 鄒偉紅

本發(fā)明公開了一種朝格爾堿基共軛微孔聚合物及其制備方法，該材料以二碘代朝格爾堿以及咔唑或芳香族二炔、三炔化合物為原料，通過氧化偶聯(lián)或Sonogashira偶聯(lián)共聚反應(yīng)制備而成。該共軛微孔聚合物具有V型剛性骨架結(jié)構(gòu)，物理、化學(xué)穩(wěn)定性高，氣體吸附能力強(qiáng)，比表面積大，可見光吸收能力強(qiáng)，可應(yīng)用于光催化污染物降解、水分解和CO₂還原領(lǐng)域。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于光電功能材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種朝格爾堿基共軛微孔聚合物、制備方法及其光催化應(yīng)用。

背景技術(shù)

共軛微孔聚合物的有機(jī)骨架完全由苯環(huán)、碳-碳三鍵以π電子共軛形式連接，為其在光電、儲(chǔ)能和傳感等領(lǐng)域的應(yīng)用提供了基礎(chǔ)。自2007年Cooper報(bào)道了第一個(gè)基于聚芳炔的共軛微孔聚合物至今，眾多具有不同結(jié)構(gòu)和性質(zhì)的共軛微孔聚合物被不斷地開發(fā)出來。雖然該類材料不具有長程序性，由于其合成的反應(yīng)條件比較溫和，非常適合使用功能化單體構(gòu)建功能化的新型共軛微孔聚合物，通過改變共軛結(jié)構(gòu)之間鏈接的長度或共軛單體的構(gòu)型可以有效實(shí)現(xiàn)孔結(jié)構(gòu)與比表面積的調(diào)節(jié)。專利CN110394187A公開了一種氮、鐵摻雜共軛微孔碳材料的制備方法及其應(yīng)用，該材料制備簡單，便于控制，具有較好的氧還原催化活性。然而，該材料主要用作燃料電池正極，且以金屬元素為催化活性位點(diǎn)。專利CN109942570A公開了一種基于吩噻嗪的共軛微孔聚合物，并將該材料用于吲哚的光催化有氧硒化，但該共軛微孔聚合物主要體現(xiàn)為紫外吸收，對(duì)可見光的吸收利用不足。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種朝格爾堿基共軛微孔聚合物及其制備方法，該聚合物制備工藝簡單，結(jié)構(gòu)可控，具有較高的比表面積和良好的可見光響應(yīng)性，可應(yīng)用于光催化污染物降解、水分解、CO₂還原轉(zhuǎn)換等多個(gè)領(lǐng)域。

實(shí)現(xiàn)本發(fā)明目的的技術(shù)解決方案是：一種朝格爾堿基共軛微孔聚合物，具有式I或II結(jié)構(gòu)：

其中，為以下結(jié)構(gòu)

中的任意一種；

為以下結(jié)構(gòu)

較佳的，所述的朝格爾堿基共軛微孔聚合物，其特征在于，所述的聚合物是粉末狀，孔徑分布范圍主要在0.5～2nm。

較佳的，具有式I結(jié)構(gòu)的朝格爾堿基共軛微孔聚合物的制備方法：配置0.1～0.2mol/L的二碘代朝格爾堿的N，N-二甲基甲酰胺溶液，以二碘代朝格爾堿與咔唑的摩爾比為1:4，將咔唑加入上述二碘代朝格爾堿溶液，以二碘代朝格爾堿與碳酸鉀，碘化亞銅和1,10-菲咯啉的摩爾比為100:400:10:1，將碳酸鉀，碘化亞銅和1,10-菲咯啉分散入上述溶液，氮?dú)獗Ｗo(hù)，150℃反應(yīng)24h，冷卻至室溫，除去溶劑，通過柱層析(乙酸乙酯/石油醚＝1:3)純化產(chǎn)物，得到咔唑基共軛微孔聚合物單體。配置0.009～0.01mol/L的咔唑基共軛微孔聚合物單體的氯仿溶液，以咔唑基共軛微孔聚合物單體與FeCl₃的摩爾比為1:10，將FeCl₃加入到上述咔唑基共軛微孔聚合物單體的氯仿溶液中，氮?dú)獗Ｗo(hù)，60℃反應(yīng)24h，然后向反應(yīng)混合物中加入50mL甲醇，所得混合物再攪拌1小時(shí)，過濾收集沉淀物，依次用甲醇，二氯甲烷和丙酮洗滌。將該沉淀物用鹽酸處理2小時(shí)，過濾，并依次用水、甲醇，二氯甲烷和丙酮洗滌。采用甲醇和四氫呋喃的混合溶液進(jìn)行索氏提取，純化24h，干燥，得到共軛微孔聚合物。