[发明专利]具有光催化性能的新型多孔聚合物的制备方法

说明书

本发明属于新型功能材料的制备领域，主要阐述了一种具有光催化性能的新型多孔聚合物的制备方法。以无水三氯化铝为催化剂，以联苯、联苯的一元取代物为主要合成单体，以多苯环有机物为共同单体，实现了多孔聚合物的制备。本发明中的合成方法方便易行，相比于其他具有光催化性质的多孔有机聚合物，其合成成本十分低廉。发明中所得材料具有相对较高的比表面积，该方案合成的大多数多孔聚合物的比表面积可以达到600m²/g以上。这些材料在光催化领域中，尤其是有机物降解上表现出了优异的性能，可以成功在可见光条件下实现有色染料罗丹明B，以及无色的苯酚的降解。本专利的合成方法为光催化剂的制备提供了更多的选择路径。

技术领域

本发明属于多孔聚合物的合成制备的技术领域，具体涉及一种制备具有光催化性能的多孔聚合物的制备方法，及其在光催化降解方面的应用。

背景技术

随着能源问题的日益严重，对新能源的探索便成为了全球科研工作者的热门研究方向，尤其是以太阳能这种于储量极其丰富且安全环保的新能源更是得到了广泛的关注。

在光能的研究中，关于光催化研究尤其是光催化剂的合成，则成为了全球科研工作者着重关注的重点。多种不同的新型材料被报道可在光催化反应中被用做性能优异的光催化剂，他们涉及的光催化方面的应用有很多，如光催化水的分解，有机污染物降解，有机合成反应，以及二氧化碳的还原等等。近年来，环境污染问题日益严峻，随着中国工业的飞速发展，化工厂的增多，染料污水随意排放导致的水污染问题也已经凸显，因此寻求一种有效治理水污染的方法更是刻不容缓。而光催化降解则是非常有效的一种治理方式。

在光催化材料的报道中，TiO2最早被报道可以在紫外光照下实现催化反应，这一报道受到了全球科研工作者的广泛关注，自此，各种不同的光催化剂被相继报道出来。目前，主流的光催化剂包括二氧化钛、氧化锌、氧化锡、二氧化锆和硫化镉等。这些相对成熟的催化剂主要均是无机光催化剂，可是无机半导体光催化剂有很多问题，包括材料往往需要选择纯度较高的晶体，较高的合成反应温度，相对较少的元素储量，难以定向修饰和等等。而有机半导体光催化剂的出现则为解决这一问题带来了曙光。有机材料在元素组成上主要是C、H、O、N等大自然中储量十分丰富的元素，合成方式种类多样，尤其是有机半导体材料因为有机分子的无限可修饰性，使得有机半导体材料的结构类型更加的广泛。

近十年来，在多孔聚合物的研究中，共轭微孔聚合物(CMP)和共轭三嗪骨架材料(CTF)已经被报道出具有不错的光催化性质，然而，这两类材料通常的合成步骤相对复杂，依赖于单体含有特殊的反应基团和贵金属催化剂的存在。比如，共轭微孔聚合物的合成中常见的反应为化贵金属钯催化的炔基偶联反应等。而对于有些具有光催化性质的多孔聚合物的合成而言，仍然有其他简单可行的合成方法有待探索。

本发明相比于其他共轭微孔化合物的制备，有着明显的优势。首先，反应原料和反应催化剂价格低廉，易于购买；其次反应操作简单便捷，易于推广。目前，利用三氯化铝作为催化剂，进行普通的有机合成反应已经有了广泛的报道。然而在制备具有光催化性质的多孔聚合物方面，以三氯化铝为核心的聚合反应体系却仍尚未有报道。此发明对今后在有机聚合物类的光催化剂的开发和研究方向上都有着积极的意义。

发明内容

本发明的第一个目的在于提出了一条具有光催化活性的新型多孔聚合物的制备途径，其主要反应催化剂为三氯化铝，反应原料是成本造价相对较低的联苯和联苯的一元取代物，另外可掺杂少量的多苯环有机物。

本发明的第二个目的在于通过此方法制备的材料具有较强的光催化性能。

本发明的第三个目的在于利用所得材料的光生空穴对有机物实现光催化降解。

本发明的第四个目的在于通过对反应初始原料的选择可以实现对材料光催化性质的成功调节。

本发明提供一种制备多孔聚合物的制备路径，反应时实验过程可以用以下反应方程式表示：