[发明专利]可高效催化二氧化碳转换的聚酞菁纳米材料及其制备方法和应用

摘要

本发明属于功能材料技术领域，具体为一种酞菁聚合物的纳米材料及其制备方法和在二氧化碳催化转换中的应用。本发明的聚合物材料以低成本、商业化的酞菁或金属酞菁为原材料，采用脱氢碳碳偶联反应，在非溶剂的固相条件下离子热合成酞菁聚合物。当利用阳极氧化铝膜作为模板时，可直接固相反应获得聚酞菁纳米管，而无模板情况下，获得的产物为二维片层结构。该功能材料具有全酞菁骨架、可金属功能化、微孔结构、高比表面积、化学及热稳定性等特点，同时其在催化二氧化碳和环氧丙烷类物质反应制备环状碳酸酯上表现出优异的催化性能和回收性能，具备优良的工业应用价值。本发明在催化其他反应、能量储存等领域也具有广泛的应用前景。

主权项

一种酞菁聚合物纳米材料的制备方法，其特征在于，具体步骤为：以酞菁或金属酞菁，以及路易酸无机盐为原料，利用离子热反应，制备得到纳米片聚合物，记为p‑[M]Phc；或者，以酞菁或金属酞菁，以及路易酸无机盐和适量阳极氧化铝膜（AAO）为原料，利用离子热反应，制备得到纳米管聚合物，记为p‑[M]Phc@AAO；其反应式如下：式中：M代表H2或者Co、Mn、Fe金属元素，Y代表Al、Zn、Fe金属元素，X代表Cl、Br卤族元素；制备的具体过程为：称取0.05mmol~0.35mmol酞菁或者金属酞菁或者一定配比的多种金属酞菁混合物，并称取1mmol~5mmol的无水金属盐YXn，Y=Al、Zn或Fe，X=Cl或Br，将两者混合投入到Pyrex玻璃管中，抽真空的状态下用喷枪进行封管保持内部真空；将封管完毕的玻璃管静置于马弗炉内，300~650℃下反应1~20小时；之后将反应产物取出，研磨后用酸溶液和去离子水分别洗涤离心2‑3遍以除去未反应的单体和金属盐，40℃真空烘箱干燥得到目标酞菁聚合物纳米片；或者，称取0.05mmol~0.35mmol酞菁或者金属酞菁或者一定配比的多种金属酞菁混合物，并称取1mmol~5mmol的无水金属盐YXn，Y=Al、Zn或Fe，X=Cl或Br，将两者混合投入到Pyrex玻璃管中，并投入2~10片直径1cm、孔径200nm的阳极氧化铝膜，抽真空的状态下用喷枪进行封管保持内部真空；将封管完毕的玻璃管静置于马弗炉内，300~650℃下反应1~20小时；之后将反应产物取出，研磨后用酸溶液和去离子水分别洗涤离心2‑3遍以除去未反应的单体和金属盐以及阳极氧化铝膜，40℃真空烘箱干燥得到目标酞菁聚合物纳米管。