[发明专利]一种炔基功能化共价三嗪聚合物、其制备方法及应用

说明书

本发明提供了一种炔基功能化共价三嗪聚合物的制备方法，包括：S1)将式(I)所示的对称双氰基有机小分子在保护气氛中、三氟甲磺酸的催化下进行环三聚反应，得到炔基功能化共价三嗪聚合物。与现有技术相比，本发明制备的炔基功能化共价三嗪化合物在可见光范围内具有较好的吸收，且能带结构满足可见光照射下催化氧气还原和水氧化生成过氧化氢的要求；同时该炔基功能化共价三嗪化合物易剥离，可通过简单的液相超声剥离的方法，得到可以在水中分散性极好的二维纳米片层材料，有利于光生电子空穴的分离与传输，提高了光催化制过催化制过氧化氢的性能；再者该制备方法简单，合成条件温和，耗时短，且不需要任何金属催化剂，成本低廉。

技术领域

本发明属于有机半导体材料技术领域，尤其涉及一种炔基功能化共价三嗪聚合物、其制备方法及应用。

背景技术

过氧化氢是一种绿色的氧化剂，常常被应用于化学合成，污水处理，杀菌，漂白等，工业上是通过蒽醌法生产过氧化氢，这种方法耗能大而且会排出对动植物有害的副产物。因此寻求一种廉价、耗能低、且环境友好的新型合成过氧化氢的方法一直是该领域的研究热点，而利用太阳能(可见光)催化氧气和水反应生成过氧化氢的方法被研究者视为最有前景的解决方案而被重点研究。

现有光催化产过氧化氢材料中一类是二氧化钛、钒酸铋、氧化亚铜等金属氧化物半导体，这些材料虽然已经进行了较深入的研究且在光催化制过氧化氢中表现出较好的性能，但是由于它们含有金属因而增加了催化剂的合成成本，并且它们的带隙不可控导致其催化制过氧化氢的选择性较差。另一类是基于氮化碳的有机半导体，这类半导体合成成本廉价，带隙可控，而且光催化制过氧化氢的选择性较高，但是在催化体系中常常需要加入空穴牺牲剂，如甲醇，乙醇，三乙醇胺等等，因而不利于实际的应用。

共价三嗪有机框架是一种结构中含有三嗪环的聚合物有机半导体材料，其能带结构具备一定的可控性，由于其在可见光下具有较好的吸收因而很多三嗪类材料都被成功地应用于光解水。德国《应用化学》(Angewandte Chemie InternationalEdition,2008年第47卷第3450页)报道了一种离子热法合成共价三嗪框架的方法，但该法需要400℃的高温，而且反应时间很长，大约40小时，导致该法制备的材料混有高度碳化的杂质，最后得到的材料都是大块状形貌很难进行二维剥离，带隙过窄也不利于进一步的光催化应用。

发明内容

有鉴于此，本发明要解决的技术问题在于提供一种炔基功能化共价三嗪聚合物、其制备方法及应用，该方法制备的炔基功能化共价三嗪聚合物易剥离形成二维纳米片层材料，且在可见光范围内具有较好的吸收，可在可见光照射下催化氧气还原和水氧化生成过氧化氢。

本发明提供了一种炔基功能化共价三嗪聚合物的制备方法，包括：

S1)将式(I)所示的对称双氰基有机小分子在保护气氛中、三氟甲磺酸的催化下进行环三聚反应，得到炔基功能化共价三嗪聚合物；

其中，n为1～5的整数。

优选的，所述步骤S1)具体为：

将式(I)所示的对称双氰基有机小分子与三氟甲磺酸在保护气氛中、低温条件下混合反应，然后转移至室温进行反应，最后进行热处理，得到炔基功能化共价三嗪聚合物。

优选的，所述低温条件为0℃～-10℃；混合反应的时间为10～30min；转移至室温进行反应的时间为60～120min；所述热处理的温度为50℃～80℃；所述热处理的时间为20～60min。

优选的，所述n为1或2。

优选的，所述式(I)所示的对称双氰基有机小分子与三氟甲磺酸的比例为(10～300)mg：1ml。

优选的，还包括：