[发明专利]一种铜卟啉催化剂及其复合材料的制备及应用

权利要求书

1.一种铜卟啉催化剂，其特征在于：

其结构式为：

其中捆扎链为双醚烷基链为O(CH₂)_xO,x为2，3，4或者5；

或者

其中捆扎链为双醚烷基链为O(CH₂)_xO,x为2，3，4或者5；

或者

其中捆扎链为双醚烷基链为O(CH₂)_xO,x为3，4，5或者6。

2.如权利要求1所述的一种铜卟啉催化剂，其特征在于：所述铜卟啉催化剂为波浪型，马鞍型或者褶皱型中的一种。

3.如权利要求1所述铜卟啉催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、烷烃-1,ω-二基-二(5-叔丁基水杨醛)、吡咯和水合醋酸铜按一定摩尔比分批加入沸腾的丙酸/丁酸混合物中，回流50至100分钟，反应20分钟时隔绝空气；

步骤二、趁热减压蒸除混合酸；

步骤三、固体残余物用二氯甲烷超声条件下浸泡3至6次，合并每次浸泡液，用水洗涤该溶液4至6次，并用硫酸钠干燥；

步骤四、除去溶剂后，通过硅胶柱色谱法用二氯甲烷/石油醚分离出第一个色带，用二氯甲烷/石油醚分离出第二色带，分别脱除溶剂并用二氯甲烷/甲醇重结晶，得到橙红色或紫红色铜卟啉；第一色带的产物波浪型铜卟啉，第二色带的产物为马鞍型铜卟啉。

4.如权利要求3所述铜卟啉催化剂的制备方法，其特征在于：所述烷烃-1,ω-二基-二(5-叔丁基水杨醛)的制备方法包括以下步骤：

步骤一、将无水碳酸钾充分研磨成粉末状，200℃下烘烤3至5h；

步骤二、在搅拌条件下将上述无水碳酸钾加入到无水N,N-二甲基甲酰胺中，在惰性气体保护下恒温在50至80℃；

步骤三、向步骤二获得混合液中加入5-叔丁基水杨醛，维持8至20分钟；

步骤四、将1,ω-二溴烷烃加入步骤三获得的混合物，继续搅拌8至24h，用薄层色谱板跟踪直至产物与原料的比率不再改变；

步骤五、反应混合物冷却至-5℃以下，沿器壁往反应混合物中缓慢加水，冰浴冷却，维持温度在5℃以下；

步骤六、离心分离出固体，并在CH₂Cl₂-甲醇体系中重结晶，结晶时维持在0℃以下，得到烷烃-1,ω-二基-二(5-叔丁基水杨醛)白色固体。

5.如权利要求1所述铜卟啉催化剂的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

步骤一、将烷烃-1,ω-二基-二(5-叔丁基水杨醛)、硝基苯基双吡咯甲烷和水合醋酸铜按一定摩尔比分批加入沸腾的丙酸中，回流50至100分钟，在反应20分钟时隔绝空气；

步骤二、趁热减压蒸除混合酸；

步骤三、固体残余物用二氯甲烷超声条件下浸泡3至6次，合并每次浸泡液，用水洗涤该溶液4至6次，并用硫酸钠干燥；

步骤四、除去溶剂后，通过硅胶柱色谱法用二氯甲烷/石油醚分离出第一个色带，脱除溶剂并用二氯甲烷/甲醇重结晶，得到紫红色褶皱型铜卟啉。

6.一种氧化碳纳米管-铜卟啉复合材料的制备方法，其特征在于：

包括以下步骤：

步骤一、将氧化碳纳米管溶解在二氯甲烷溶剂中并超声处理0.5至3h；

步骤二、将权利要求1所述铜卟啉催化剂加入步骤一获得溶液中，混合均匀；40至90℃下搅拌6至12h后让溶液冷却至室温；

铜卟啉催化剂质量是氧化碳纳米管质量的10％；

步骤三、以8000rpm的转速离心收集固体样品，然后依次使用乙醇和去离子水洗涤3至4次以去除有表面的残留物获得氧化碳纳米管-铜卟啉复合材料。

7.如权利要求6所述制备方法获得的氧化碳纳米管-铜卟啉复合材料在电化学析氢反应中的应用，其特征在于：

以直径3mm的玻碳电极作为基电极，将氧化碳纳米管-铜卟啉复合材料涂覆在玻碳电极，将涂覆有氧化碳纳米管-铜卟啉复合材料玻碳电极用于电化学测试。