[发明专利]一种三苯胺基树枝配体取代硅酞菁负载SiO2

说明书

本发明公开一种三苯胺基树枝配体取代硅酞菁负载SiO₂光催化剂的制备方法，采用三苯胺基树枝配体取代硅酞菁在有机溶剂中与二氧化硅反应，制备得到了以共价键结合的、具有催化氧化有机污染物能力的三苯胺基树枝配体取代硅酞菁（TPA‑SiPc）负载SiO₂光催化剂。其制备方法是：在碱性条件下，将正硅酸乙酯水解的同时，加入三苯胺基树枝配体取代硅酞菁的N，N‑二甲基甲酰胺溶液，搅拌并在一定温度下反应，将水解后产物经沉淀、离心、洗涤、干燥后即可得到该催化剂。本方法所制备的三苯胺基树枝配体取代硅酞菁负载SiO₂（TPA‑SiPc@SiO₂）光催化剂具有光催化降解有机物的性能，可应用于空气、土壤及污水中有机污染物的光催化处理。

技术领域

本发明涉及催化材料，具体涉及一种三苯胺基树枝配体取代硅酞菁负载SiO₂光催化剂的制备方法，属于功能材料技术领域。

背景技术

酞菁，是一类具有共扼大π键的类卟啉大环化合物，其大环内有一个空穴，可以容纳许多金属及其非金属原子，生成酞菁金属配合物。酞菁分子上的苯环可以引入多种取代基，从而得到各种功能化的衍生物。加之酞菁生产成本较低、着色性能优异；光、热及化学稳定性良好，对太阳光中可见光区具有较强的吸收，而且在吸收光能后能够产生活性态氧，如单线态氧、羟基自由基、超氧自由基等。因此，酞菁类化合物在光催化、光动力学治疗、化学传感器等方面具有很广阔的研究和应用前景。

但由于酞菁类化合物是具有刚性、平面的、共扼大环芳香体系，而芳香环的疏水性强，且芳香性大环间存在强烈的π-π相互作用，分子之间易形成聚集体，从而降低酞菁分子的荧光量子产率，缩短单线态和三线态量子产率和寿命，从而降低其光敏化效率。众多学者研究酞菁的负载，负载载体一般为传统分子筛、纤维素和溶胶凝胶，一方面能提高酞菁的分散性能，增加催化剂使用效率；另一方面，采用传统负载载体制备的负载型酞菁存在负载率低、催化活性不高、分离困难等缺点。如樊亚芳等采用首先高温活化Y型分子筛，然后Fe²⁺置换Na⁺的方法制备成金属Fe²⁺离子修饰的Y型分子筛，最后原位合成制备Y型分子筛负载型铁酞菁，但由于Fe²⁺置换困难而含量低，而且孔道结构固定，制备出的负载型酞菁种类少，催化选择性低，不能满足实用要求。

本发明利用三苯胺基树枝配体取代硅酞菁负载在SiO₂上可有效地调整酞菁的聚集程度，使其更有效的产生单线态氧，从而更有效应用于在光动力治疗或光催化应用中。本发明将可能从以下几个方面影响多相光催化反应过程，从而提高光催化过程效率：1）引入具有聚集诱导发光（AIE）性能、空穴传输和供电子体特性的三苯胺（TPA）基团，赋予酞菁较大的空间位阻，阻止聚集体形成并且提高其溶解性。2）树枝配体的结构呈单分散状态，以酞菁化合物为中心在其周围接上树枝结构，树枝上接上亲水基团，使亲水性提高，并有效降低酞菁化合物的聚集，减少其自猝灭现象。3）亲水性基团的接入能够使其与SiO₂更好的结合，三苯胺基树枝配体取代硅酞菁负载在SiO₂上能够使光生电子转移到酞菁分子上，从而可有效提高电子转移，转移到半导体导带的电子可以进一步与氧气反应生成活性氧，如超阳自由基，有上述所产生的活性氧进一步与水体中的有机污染物反应将其矿化成CO₂和H₂O。4）酞菁分子周围的亲水性官能团能够与SiO₂上的氢氧键形成作用力，更好的固定在SiO₂上。同时，酞菁分子中的金属原子可与SiO₂形成轴向络合增强分子之间的作用力。5）SiO₂与树枝状酞菁络合后可以降低酞菁分子之间的聚集，同时有利于回收。

发明内容