[发明专利]溴化3-噻吩甲基-N;N-二甲基-N-烷基铵及合成方法、其聚合物及用于光催化

说明书

本发明公开了溴化3‑噻吩甲基‑N,N‑二甲基‑N‑烷基铵及合成方法、其聚合物及用于光催化降解有机物。该溴化3‑噻吩甲基‑N,N‑二甲基‑N‑烷基铵的合成如下：在三颈烧瓶中加入N,N‑二甲基烷基胺，用少量乙腈溶解，搅拌加热至55℃，将3‑溴甲基噻吩用恒压滴液漏斗逐滴加入，反应24 h后将溶剂旋转蒸发，过柱提纯。该溴化3‑噻吩甲基‑N,N‑二甲基‑N‑烷基铵的聚合物，由于在聚噻吩衍生物中引入烷基链取代基，主链原有刚性被破坏，其分子链间的相互作用力随之减小，改善其溶解性。将该聚合物用于光催化降解有机物，通过化学吸附法得到该聚合物与无机光催化剂的杂化材料，具有优良的光催化性能。本发明原理可靠，操作简便，产率较高，绿色环保，具有广阔的市场应用前景。

技术领域

本发明涉及溴化3-噻吩甲基-N,N-二甲基-N-烷基铵及合成方法，其聚合物和聚合物无机光催化剂复合材料的制备，及其在光催化降解有机污染物的应用，属于光催化新材料领域。

背景技术

有机染料具有着色强，持久和成本低的特点，目前已广泛应用于印染、食品等行业。但是，现阶段的有机染料具有高毒性、难降解等缺点。随意的排放到自然环境中，会对水环境造成破坏同时也危害人类的身体健康。现在，很多的人类疾病都与水质污染有关。因此，我们必须采取相应措施除去水中的有害的有机染料。在众多的污水处理技术中，光催化技术是一种新颖的绿色高效的无水处理技术。该技术是利用半导体材料在光照的条件下发生了电子跃迁产生了电子和空穴，它们会与污水中的氧气和水反应生成自由基活性物，自由基具有强的氧化剂，能够与污水中的有机物发生氧化还原反应，使有机物分解生成可降解的小分子或二氧化碳。传统的光催化剂存在着高的光生电子空穴对的复合和低的电荷转移能力等缺点。因此，科研人员纷纷开发新的光催化剂，其中一种就是制备聚合物复合光催化剂。共轭聚合物含有大的共轭π键。大的共轭π键不仅能够使得体系的能隙降低，提高体系的吸光性，同时具有较高的电子传递能力。因此，共轭聚合物具有较好的光学性质和导电性质。基于这些性质，共轭聚合物也可以用于光催化材料中。当共轭聚合物掺入到光催化剂中，可以提高光催化剂的吸光性能，提高光生电子和空穴的数量，而共轭聚合物的低能隙和高的电子传递能力，可以提高电子空穴的分离能力，而快速的转移电子，可以降低电子空穴的复合率。从而提高了光生电子和空穴的含量，进而提高反应体系中的自由基活性物的含量，加快了氧化还原反应速率，达到了提高光催化性能。

聚噻吩及其衍生物由于制备容易、环境稳定好、通过掺杂具有较好的导电性和良好的光学性质，被视为一种非常有发展潜力的共轭聚合物。无取代的聚噻吩则因其分子链上没有任何取代基，分子链具有很大的刚性，在绝大多数溶剂中溶解性不好，很难被加工等原因，所以无法在实际中得到广泛应用。本发明以环境友好型分子设计为理念，充分利用了共轭聚合物窄的、可控的带隙，容高载流子迁移率的特点，合成了溴化3-噻吩甲基-N,N-二甲基-N-烷基铵及其聚合物，原理可靠，产率较高，绿色环保，克服了现有技术的缺陷和不足。

发明内容

本发明的目的在于提供溴化3-噻吩甲基-N,N-二甲基-N-烷基铵，由于该化合物含有季铵盐结构，改善了其在水中的溶解性。

本发明的目的还在于提供该溴化3-噻吩甲基-N,N-二甲基-N-烷基铵的合成方法，该方法原理可靠，操作简便，具有广阔的市场应用前景。

本发明的另一目的在于提供该溴化3-噻吩甲基-N,N-二甲基-N-烷基铵的聚合物，该聚合物由于在聚噻吩衍生物中引入了烷基链取代基，导致聚合物主链发生扭曲，主链原有的刚性被破坏，其分子链间的相互作用力也随之减小，从而大大改善了其溶解性。

本发明的另一目的还在于提供溴化3-噻吩甲基-N,N-二甲基-N-烷基铵的聚合物用于光催化降解有机物，通过化学吸附法得到该聚合物与无机光催化剂的杂化材料，是一种性能优越的新型光催化剂，解决了其他光催化剂光生电子-空穴高复合的问题，具有优良的光催化性能。

为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。