[发明专利]一种共价三嗪基骨架催化剂及其制备方法和应用

说明书

本发明提供一种共价三嗪基骨架催化剂及其制备方法，所述共价三嗪基骨架催化剂是一种具有B掺杂和氮缺陷的共价三嗪基骨架材料。本发明通过简便的烧结有效的将B掺杂和缺陷共同引入原始共价三嗪基骨架中，有效地改变了材料的电子能带结构,具有丰富的不饱和活性位点，拓展了光吸收范围，促进光生电子‑空穴对的有效分离。制得的具有掺杂和缺陷协同效应的共价三嗪基骨架材料在光驱动下极大地提升了激活过氧单硫酸盐的能力，可以高效降解BPA。在波长大于420nm的可见光照射下，1h内对20ppm双酚A的去除率高达98％。

技术领域

本发明涉及一种具有掺杂和缺陷协同效应的共价三嗪基骨架催化剂及其制备方法和应用。

背景技术

酚类化合物是水环境中普遍存在的一类有机污染物，其中双酚A(BPA)是一种典型的内分泌干扰化合物，在自然条件下往往难以完全分解。基于PMS(过氧单硫酸盐)的AOPs因其高效降解难降解的污染物而受到越来越多的关注，这类系统依赖PMS激活，通过各种策略(包括紫外线照射、超声波、电化学方法和无机多相纳米催化剂)生成高反应性的硫种(如硫酸根(SO₄^·-))和氧种(ROS，如羟基自由基(^·OH)和单线态氧(¹O₂))。为了找到一种高质量和绿色过硫酸盐活化剂，共价三嗪基骨架(CTFs)作为一种具有半导体特性、类似于g-C₃N₄、N₄等三嗪单元的新型多孔聚合物，近年来在光催化领域引起了广泛的关注。但由于CTFs对于可见光的利用有限、电荷复合快和合成条件苛刻导致在太阳能驱动的AOP中应用很有限(P.Pachfule,A.Acharjya,J.Roeser,T.Langenhahn,M.Schwarze,R.Schomacker,A.Thomas,J.Schmidt,Diacetylene functionalized covalent organic framework(COF)for photocatalytic hydrogen generation,J.Am.Chem.Soc.140(4)(2018)1423–1427；b)Z.A.Lan,Y.X.Fang,Y.F.Zhang,X.C.Wang,Photocatalytic oxygen evolution fromfunctional triazine-based polymers with tunable bandstructures,Angew.Chem.Int.Ed.57(2)(2018)470–474；c)W.Huang,Z.J.Wang,B.C.Ma,S.Ghasimi,D.Gehrig,F.Laquai,K.Landfester,K.A.I.Zhang,Hollow nanoporous covalenttriazine frameworks via acid vapor-assisted solid phase synthesis forenhanced visible light photoactivity,J.Mater.Chem.A4(20)(2016)7555–7559.)。在原始共价三嗪基材料中引入硼掺杂和缺陷后，会产生丰富的不饱和活性位点，可以有效改变了电子能带结构拓展，扩展光吸收范围，促进光生电子-空穴对的有效分离。因此，制备一种具有掺杂和缺陷协同效应的共价三嗪基骨架材料至关重要。

发明内容

为了克服现有技术对于可见光的利用有限、电荷复合快和合成条件苛刻等缺陷，本发明提供一种具有掺杂和缺陷协同效应的共价三嗪基骨架催化剂及其制备方法和应用。

为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案：

本发明提供一种共价三嗪基骨架催化剂，所述共价三嗪基骨架催化剂是一种具有B掺杂和氮缺陷的共价三嗪基骨架催化剂，所述共价三嗪基骨架催化剂是以共价三嗪基骨架材料与NaBH₄充分混合后在惰性气体的氛围下在250-350℃烧结，冷却后得到的物质。