[发明专利]一种染料光敏化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供了一种染料光敏化剂及其制备方法和应用。所述染料光敏化剂化学名称为(E)‑2‑(3‑(2‑(4'‑(二苯胺)‑[1,1'‑联二苯]‑4‑基)乙烯基)‑5,5‑二甲基环己‑2‑烯‑1‑亚基)丙二腈，分子式为C₃₇H₃₁N₃。制备方法：将3‑溴‑N,N‑二苯基苯胺和4‑甲酰苯硼酸加入反应器中，加入Pd(dppf)Cl₂和K₂CO₃，通氮气保护，在DMF溶液中加热回流，得化合物B；然后将化合物B和(3,5,5‑三甲基环己‑2‑烯亚基)丙二腈用乙醇溶解，加入少量哌啶，加热回流，可得红色的目标产物。该染料光敏化剂在450‑750nm区间有较强吸收，在可见光照射下生成活性氧，能用于光催化污水处理。

技术领域

本发明涉及光敏化材料，具体为一种染料光敏化剂及其制备方法和应用。

背景技术

光催化氧化是一种新型高级氧化技术，是指在各种光源的照射下，利用半导体催化剂、H₂O、O₂、有机物间的相互作用而实现对有机物的氧化降解。光催化技术己经广泛应用于水中重金属离子、染料以及有毒有害有机污染物的降解，另外在空气净化与杀菌方面也具有广大的应用前景。

其中半导体光催化技术具有耗能低、反应条件温和，反应效率高等特点，尤其是有机污染物在紫外线光催化作用下能够迅速分解，特别是对难生物降解、毒性大的有机污染物的降解效果较明显。为了增加其对可见光的吸收能力，半导体光敏化技术被逐渐发展起来，即通过物理或化学吸附过程使具有发色基团的光活性物质吸附于宽带隙半导体表面(例如TiO₂)，在低于半导体带隙能量光照时敏化剂被激发，其光生电子会迁移到半导体上，防止电子和空穴的复合。因此半导体光敏化技术可以延伸宽带隙半导体激发波长的响应范围，使取之不尽的太阳光得以充分利用，从而提高光激发效率。常用的光敏化材料以联吡啶钌、叶绿酸、酞菁、玫瑰红、曙红等有机染料为主，其在可见光作用下，电子容易被激发。但这些有机染料水溶性较好，在载体上附着能力差，难以在污水处理方面得到实际利用，亟需发展新的染料光敏化剂。

发明内容

本发明的目的在于提供一种新型染料光敏化剂及其制备方法，该光敏化剂在可见光照射下生成活性氧自由基，脂溶性好，对载体附着力强，在450-750nm区间有较强吸收，可在光催化处理污水中应用。

本发明提供的一种染料光敏化剂，化学名称为(E)-2-(3-(2-(4'-(二苯胺)-[1,1'-联二苯]-4-基)乙烯基)-5,5-二甲基环己-2-烯-1-亚基)丙二腈，分子式为C₃₇H₃₁N₃，结构式为：

本发明提供的一种染料光敏化剂的制备方法，反应式：

制备步骤包括：

1)将等物质的量的3-溴-N,N-二苯基苯胺和4-甲酰苯硼酸溶解在N,N-二甲基甲酰胺DMF里，加入微量的1,1'-双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯Pd(dppf)Cl₂和K₂CO₃,在氮气保护下，加热回流2小时；将反应液冷却，过柱分离，得化合物B；

2)将化合物B和(3,5,5-三甲基环己-2-烯亚基)丙二腈溶解在无水乙醇中，加入少量哌啶，加热回流0.5-3小时，冷却过夜，过滤，洗涤，得红色目标化合物A。

步骤1)所述的钯催化剂可以是双(二苯基膦基)二茂铁]二氯化钯、双(三苯基膦)二氯化钯、1,2-二(二苯基膦基)乙烷二氯化钯(II)或1,2-二(二苯基膦基)乙烷二氯化钯(II)。

步骤2)所述的化合物B和(3,5,5-三甲基环己-2-烯亚基)丙二腈的物质的量比为1:1。