[发明专利]水溶性磺酸卟啉-超支化聚合物两相复合催化剂及其制备和应用

说明书

一种水溶性磺酸卟啉‑超支化聚合物两相复合催化剂及其制备和应用，用于氧化催化1,5‑萘二酚的两相界面催化体系。本发明的催化体系为：主催化剂0.1000％‑0.1018％；氧源0.0112％‑0.1120％；底物0.003193％‑0.003196％。该催化体系制备简单、成本较低，具有良好的催化稳定性，经过4轮实验后转化率仍高达75％以上，可有效的实现催化剂的回收和分离。

技术领域

本发明涉及的是一种化工领域的技术，具体是一种水溶性磺酸卟啉-超支化聚合物两相复合催化剂及其制备和应用。

背景技术

当前在化工和环境领域，化工反应副产物带来的环境污染问题也越来越受到人们的重视。其中酚类污染物作为工业废水中危害较大的难降解毒性污染物，对其高效、便捷的处理和降解亟待解决。酚类污染物的处理大致分为物理处理、生物处理和化学处理。物理处理对实验条件要求较高且针对性不强；生物处理虽然反应条件温和，但效率偏低易失活；化学处理则需要选择合适的催化剂和氧化剂以达到高效、环保的处理效果。

水溶性磺酸卟啉化合物作为一种光敏材料，一方面可以溶于废水中参与酚类化合物的催化氧化反应；另一方面，其在可见光区的强吸收使得它可直接利用太阳光，通过敏化分子氧产生单线态氧，从而使得酚类化合物被快速催化氧化或生成其他可再利用的重要有机物和中间体。采用均相水溶性磺酸卟啉进行催化反应，溶液中易形成惰性二聚体且容易光解，从而大大降低催化效果，同时也不利于催化剂的重复利用。因此，将高催化活性的卟啉化合物负载于基底材料上制备异相催化剂具有更高的应用价值。

经对现有技术文献的检索发现，Costentin C等人在“Molecular Catalysis ofO₂ Reduction by Iron Porphyrins in Water:Heterogeneous versus HomogeneousPathways”(铁卟啉水相催化O₂分解：异相催化对比均相催化)，(J M..Journal of theAmerican Chemical Society,2015,137(42):13535-13544)中系统地对比了异相催化和均相催化的催化效果，文章表明卟啉异相催化除了有一定的吸附作用外，其对底物的催化能力和均相催化处于相当的水平。

Karimipour G等人在“Iron and manganese(III)porphyrin covalently boundto poly(acryloyl chloride)as biomimetic heterogeneous catalysts for alkeneepoxidation by NaIO₄:advantage of iron(III)porphyrin and significance ofnitrogen donor axial ligands”(铁III卟啉共价键合丙烯酰氯作为异相仿生催化剂通过NaIO₄催化烯烃环氧化：铁III卟啉的优点及氮轴向配体的重要性)，(Journal of theIranian Chemical Society,2015:1-9.)中表明卟啉负载化合物作为异相催化剂更易后处理，消除了催化剂复原和再回收利用的困难，更有利用价值。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提出一种水溶性磺酸卟啉-超支化聚合物两相复合催化剂及其制备和应用，将树状大分子与水溶性磺酸卟啉以及其金属配合物通过非共价作用在水-氯仿两相界面自组装成薄膜，该薄膜可以作为复合催化体系在常温下的两相界面对1,5-萘二酚进行催化氧化反应，实现催化剂的回收和分离，稳定性强。本发明制备简单、成本较低，具有良好的催化稳定性，可有效的实现催化剂的回收和分离。

本发明是通过以下技术方案实现的：

本发明涉及一种水溶性磺酸卟啉及其金属配合物-超支化聚合物膜两相复合催化剂，在超支化聚合物的-NH-位置连接有水溶性磺酸卟啉或其金属配合物，该催化剂的化学结构为：