[發明專利]一種有機半導體可見光光催化材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202011123808.0
• 申請日: 2020-10-20
• 公開（公告）號: CN112246280B
• 公開（公告）日: 2022-05-06
• 發明（設計）人: 李琦;楊煒沂;桑利呈
• 申請（專利權）人: 中國科學院金屬研究所
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;B01J37/08;C02F1/30;A61L2/08;C08F120/44;C08F8/48;C02F101/30;C02F101/34;C02F101/38;A61L101/48
• 代理公司: 沈陽科苑專利商標代理有限公司 21002
• 代理人: 于曉波

1.一種有機半導體可見光光催化材料的應用，其特征在于：所述有機半導體可見光光催化材料在可見光光照條件下可直接應用于水中有機染料、芳香類有機物、抗生素或環境中微生物的光催化降解凈化；

該光催化材料是將含有氮原子的聚丙烯腈進行環化脫氫后，形成具有共軛的大Π鍵的環化聚丙烯腈；該光催化材料中存在共軛的大Π鍵，可吸收可見波段的光，產生可用于光催化反應的光生電荷；

所述有機半導體可見光光催化材料的制備方法為：首先以丙烯腈為原料并利用溶液聚合法制備聚丙烯腈，然后結合氣氛熱處理的技術手段，將聚丙烯腈環化脫氫，獲得所述有機半導體可見光光催化材料；該方法具體包括如下步驟：

（1）聚丙烯腈的制備：將丙烯腈與偶氮二異丁腈按所需比例混合，得到的混合溶液A加入到一定量的N,N-二甲基甲酰胺溶劑中，磁力攪拌數小時使其混合均勻后得到混合溶液B，將所得混合溶液B在40-100℃條件下反應5-12 h后，用去離子水沉淀樣品，并進行離心分離，分離所得粉末用去離子水和無水乙醇交替洗滌5-8次，再將洗滌后的粉末在40-80℃條件下真空干燥10-24 h，即獲得所述聚丙烯腈；

（2）將步驟（1）得到的聚丙烯腈進行氣氛熱處理，所述氣氛熱處理過程為：將聚丙烯腈放入熱處理爐中，爐內先通入氧氣進行熱處理，氧氣通氣速率為40-200 mL/min，處理溫度為270℃，處理時間為1-3 h；然后排出氧氣再通入氮氣進行熱處理，氮氣通氣速率為40-200mL/min，處理溫度為400℃，處理時間為2-8 h，熱處理過程中的升溫速率均為1-3℃/min；經氣氛熱處理后得到環化聚丙烯腈材料，即所述有機半導體可見光光催化材料。

2.按照權利要求1所述的有機半導體可見光光催化材料的應用，其特征在于：該光催化材料具有共軛單元，共軛單元以線狀和面狀的形式存在于環化聚丙烯腈中，其中氮原子參與共軛體系，形成共軛大Π鍵。

3.按照權利要求1所述的有機半導體可見光光催化材料的應用，其特征在于：步驟（1）中，所述丙烯腈在反應前先進行兩次減壓蒸餾。

4.按照權利要求1所述的有機半導體可見光光催化材料的應用，其特征在于：步驟（1）中，丙烯腈與偶氮二異丁腈的摩爾比例為1：（0.01-0.1）。

5.按照權利要求1所述的有機半導體可見光光催化材料的應用，其特征在于：步驟（1）中，所述混合溶液A與溶劑的體積比例為1：（2-5）。