[发明专利]三嗪基多孔有机聚合物的制备及催化转化二氧化碳应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种基于三嗪和三苯胺基的多孔有机聚合物催化剂的制备及其在光催化转化二氧化碳制一氧化碳反应中的应用，为工业废气中二氧化碳的利用提供潜在应用。

背景技术

以二氧化碳为主的温室气体引起的气候变化是已经严重危及到人类的生存环境。我国已经将二氧化碳减排目标作为约束性指标纳入国民经济和社会发展中长期规划。尽管我国目前的能源结构已趋向多元化，但煤炭的主导地位至今仍无法动摇。燃煤造成的二氧化碳的排放，已成为我国主要二氧化碳排放源，因此建立健全二氧化碳减排技术体系尤为重要。二氧化碳是温室效应的主要来源，同时也是自然界中储量最丰富的C1资源，实现二氧化碳的资源化利用，获得具有高价值的化工产品，不仅符合绿色化学的要求，也是缓解二氧化碳持续增加所带来的日益严重的温室效应的手段之一。

一氧化碳在工业生产中有广泛的用途，是一种重要的化工基础原料。利用光催化还原二氧化碳制备一氧化碳是转化利用二氧化碳的一条较好途径。另外，取之不尽，用之不竭的太阳能是目前较为理想的作为清洁能源。传统的光催化剂多采用无机半导体材料，此类材料是无机盐组成，结构和性能不易调控，大部分催化剂吸收波长主要集中在紫外区，故必将使用人工光源，消耗大量电能。因此，发展高效可见光光催化转化二氧化碳制备一氧化碳的催化剂，实现二氧化碳的有效利用具有实用价值，对我国具有重大的环境和经济意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术不足，提供了一种功能多孔有机聚合物的制备及其在光催化转化二氧化碳中的应用，具体技术方案如下：

本发明提供的功能多孔有机聚合物催化剂，其特征在于：多孔有机聚合物催化剂骨架内同时含有三嗪基团和三苯胺基团。

本发明提供的功能多孔有机聚合物催化剂以二氧化碳为原料，制备一氧化碳，反应压力为0.1Mpa，反应温度为室温，可见光照射，反应时间为1-10小时。

所述催化剂代表性的制备方法如下：以氯仿为溶剂，以三氟甲烷磺酸作为催化剂，将含有三嗪的反应单体存在下，室温反应72小时，经过过滤，水洗，干燥，得到功能多孔有机聚合物催化剂。

相对于传统催化剂，本发明提供了一种组成结构新颖的催化剂，具有如下显著优点：

(1)采用功能多孔有机聚合物作为催化剂，具有比表面积大，易于性能调控等优点。

(2)可见光条件下催化。

(3)功能多孔有机聚合物骨架中同时含有三嗪基团和三苯胺基团。可以综合三嗪基团对二氧化碳的吸附作用和三苯胺对可见光的吸收作用，实现了二氧化碳同时捕获和转化。

(4)本发明中的催化剂可以循环使用，催化活性高。

附图说明

图1实施例催化剂的结构式。

图2实施例催化剂的红外谱。

图3实施例催化剂的固体核磁共振碳谱。

图4三嗪基多孔有机聚合物的制备及催化转化二氧化碳应用。

图5实施例催化剂的催化活性稳定图。

以下是本发明的几个实施例，进一步说明本发明，但是本发明不仅限于此。

实施例1

多孔有机聚合物单体的制备

将对氟苯甲腈溶于DMSO中，加入对胺基苯腈与叔丁醇钾混合物中，室温搅拌5小时，温度升高至120度，反应过夜，冷却至室温，加入到水中，过滤并大量水洗，抽干收集固体，真空干燥后得到多孔有机聚合物单体，产率50％。

实施例2

功能多孔有机聚合物催化剂的制备

称取0.5克实施例1制备的多孔有机聚合物单体溶于100毫升氯仿中，将10毫升三氟甲烷磺酸缓慢滴加到上述溶液中，室温反应3天，过滤，氢氧化锂溶液洗，水洗，甲醇洗，80摄氏度真空干燥得到黄色功能多孔有机聚合物催化剂粉末，产率80％。图1为实施例2所得的功能多孔有机聚合物的结构单元，图2为实施例2所得的功能多孔有机聚合物和多孔有机聚合物单体的红外谱图，图3为实施例2所得的功能多孔有机聚合物的固体核磁共振碳谱图，图2和3清晰的表明所制备的催化剂骨架中含有三嗪和三苯胺基团。

实施例3

光催化转化二氧化碳性能测试

将30毫克催化剂，六水合氯化钴(3mmol)，2’2-联吡啶(15mg),三乙醇胺(2ml)分散于乙腈中，通入二氧化碳到0.1MPa，使用可见光(>420nm)照射,室温反应，用气相色谱检测，产物为一氧化碳。

实施例4