[发明专利]一种卟啉聚合物的制备方法及应用

说明书

本公开属于光芬顿催化剂领域，具体涉及一种卟啉聚合物的制备方法及应用。目前所使用的光芬顿催化剂通常需要在紫外光和酸性条件下进行催化反应，需要增加紫外光照射及酸液进行处理，并且在催化过程中会伴随金属离子浸出，对环境存在显著的影响。本公开提供了一种基于金属卟啉的多孔有机聚合物，通过FeTBrPP和TEPB的Sonogashira交叉偶联反应合成了FePPOP‑1。该聚合物具有良好的稳定性，与传统的芬顿反应相比，FePPOP‑1在pH＝7的中性条件下仍可有效降解MB并且反应过程中也没有铁离子的浸出。该研究结果为金属卟啉类多孔有机聚合物在光芬顿催化剂中的应用提供了研究方向。

技术领域

本公开涉及光芬顿催化剂技术领域，具体涉及一种基于金属卟啉的多孔有机聚合物(FePPOP-1)、其制备方法及作为光芬顿催化剂的应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本公开的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

农药，制药，皮革和化妆品，造纸，印染，纺织等化工企业排放的废水给全球生态环境带来了严重的危害，且工业废水中有机染料结构稳定不易分解，而这些有机染料对水生生物具有较大毒性且对人类有致癌作用。因此，开发具有低成本高效益处理染料的方法已成为当今科研工作者的研究热点之一。生物降解，膜分离，吸附，萃取，电渗析等技术已被广泛应用于染处理领域。

作为高级氧化反应的非均相光芬顿反应因其低成本高效率且催化剂易回收等优点已受到广泛关注。在过去的几年中，元素掺杂(例如(Ni,Mg,Cu)Fe₂O₄)或半导体材料复合(例如，Fe₂O₃/SBA-15，α-FeOOH@GCA，Cd/GO/Fe²⁺和Fe₂O₃@GO)由于组分间的协同作用已被广泛应用于光芬顿降解染料。但这些材料在紫外光驱动和酸性条件下才能表现出最好的催化性能，且在催化反应中往往会有金属离子浸出。因为紫外光的能量在太阳光中仅占有2％远远低于可见光的45％，且通常需要添加酸化试剂来调节体系pH以达到最佳的反应条件，这不仅增加了排放废水前需要中和体系pH的操作成本，而且金属离子的浸出也会引起水体污染等环境问题，所以，开发在中性条件下可见光驱动的非均相光芬顿催化剂是十分必要的。

近年来，多孔有机聚合物(POPs)由于其固有的优点在催化领域受到了广泛的关注，包括：i)POPs具有相对高的表面积，可以承载高密度的活性位点；ii)高交联化的多孔结构有利于反应底物接触催化活性位点；iii)优异的热稳定性和化学稳定性为其循环使用奠定了良好的基础；iv)选择合理的单体可有效调节聚合物的带隙赋予其更宽的光吸收范围。作为配位金属的催化剂，对POPs的后修饰法是一种最常用的策略，即合成材料后在改性。然而，这种方法难以控制金属在POPs上的负载量以及均匀分散。若通过自下而上的策略构建聚合物(即在聚合之前就将催化功能预嵌入或附着到单体上)，就可以得到分布均匀且高密度活性位点的聚合物骨架，该方法的主要挑战在于选择合适的构筑单元以实现催化功能和目标框架的构建。

选择金属卟啉作为构建单元可有效解决上述挑战，因为卟啉含有丰富的官能化氮原子，且其结构稳定。配位金属后又能表现出良好的催化性能，且金属和大环化合物之间强烈的π-金属轨道耦合作用力也提高了催化位点的稳定性。迄今为止，基于金属卟啉的多孔有机聚合物(PPOPs)已被用于光催化，电催化和仿生催化反应等。

发明内容