[发明专利]一类醌式结构化合物在可见光降解吡虫啉中的应用

说明书

本发明提供了一类醌式结构化合物在可见光降解吡虫啉中的应用，该类化合物具有较窄的光学带隙，吸收光谱拓展到近红外区；本发明提供了该类化合物作催化剂和过氧化氢溶液降解水溶液中吡虫啉的方法。通过调节pH值和过氧化氢加入体积，催化剂在6小时对质量浓度为5 ppm的吡虫啉降解率达到96%，在8小时对质量浓度为5 ppm的吡虫啉降解率达到90%。本发明制备的催化剂具有操作简单、易分离和循环稳定性好等优点，避免了复合材料的形貌难控制和重现性差的问题，为环境中吡虫啉的降解提供了新的材料，也为有机光电材料在环境净化领域的研究提供了新的思路。

技术领域

本发明属于有机共轭小分子合成及环境净化领域，涉及一类醌式结构化合物在可见光降解吡虫啉中的应用。

背景技术

我国是一个农业大国，也是农药使用和生产大国。长期以来，农药在有效防治病虫害、保证农作物增产增收方面发挥着不可忽视的作用。但是农药在给生产丰收的同时，也给环境带来严重的危害，主要包括农药的生产过程及使用过程中产生的污染物，对当地的生态环境和人类的身体健康带来危害。吡虫啉作为烟碱类高效杀虫剂新型高效的杀虫剂之一，具有广谱、高效和害虫不易产生抗性等优点被广泛的用于农业生产过程。吡虫啉在水中的溶解度较高，容易污染地表和地下水源。此外，吡虫啉还具有很好的化学稳定性，在自然界中很难被降解。近年来，科研人员提出了许多方法处理含吡虫啉废水，目前研究较多是利用半导体材料的光催化降解技术。例如，在2009年V. Kitsiou等人研究TiO₂作催化剂对吡虫啉的降解（Applied Catalysis B: Environmental, 2009, 86, 27-35），体系加入Fe³⁺才能较好的降解效果。Zhao课题组报道了一种CuFe₂O₄材料能够高效的去除水溶液中的吡虫啉（Applied Catalysis B Environmental, 2014, 147, 534-545），该催化剂需要严格控制反应条件制备高度有序的催化剂才能实现完全降解的目的。Zhang小组合成的新型半导体光催化剂U-g-C₃N₄对吡虫啉具有较好的降解效果效率近90%，催化剂制备过程也需要较高的反应温度（Journal of Agricultural and Food Chemistry, 2015, 63, 4754-4760）。上述催化剂虽然对吡虫啉有降解效果，但也存在着催化剂可见光利用率低、降解重现性较差、需要精密的形貌控制和催化剂不稳定等缺点。因此需要寻求一种简单、便捷的催化剂降解水中的吡虫啉。

醌式结构分子骨架如吡咯并吡咯二酮（diketopyrrolopyrrole）类、噻吩并[3,4-b]噻吩类、噻吩并吡咯类，具有平面性和电子共轭性强的特点，可以通过不同给受体单元的组合调节分子的吸光性能，光学带隙和轨道能级，被广泛应用于有机光电材料领域。给受体单元的强分子内电荷转移和优异的电子离域性能可以使材料具备良好的可见光吸收特性，使材料在可见光降解有机污染物领域有很好的应用前景。

发明内容

本发明的目的在于提供一类醌式结构化合物在可见光降解吡虫啉中的应用。

本发明提供的一类吡咯并吡咯二酮骨架的醌式结构化合物，其结构如式I所示，标记为DPPMDPC6。

式I

本发明提供的制备式I所示的化合物DPPMDPC6的方法参考文献（Chem. Mater.2015, 27, 4719）。

本发明所述的一类醌式结构化合物在可见光降解吡虫啉中的应用，DPPMDPC6作催化剂在光降解吡虫啉中的实验方法如下：