[发明专利]一种导电的镍配位聚合物的制备及其在电催化制备过氧化氢中的应用

说明书

一种导电的镍配位聚合物的制备及其在电催化制备过氧化氢中的应用。该配位聚合物以芳香族双邻氨基硫酚或其二盐酸盐类分子为有机配体，以过渡金属离子镍离子为金属结点配位所形成，并通过聚合物链与链之间的超分子相互作用，自组装成纳米片状结构。本发明的优点是该聚合物中的中心金属离子配位生成共轭聚合物后对于氧还原反应起协同催化的作用。该聚合物具有显著的半导体特性，修饰电极后不会产生过大的电池内阻；同时其还具有多孔性可以使催化位点更好的暴露，提高催化剂的氧还原活性，在电催化产生过氧化氢领域中有着广阔的应用前景。

技术领域

本发明属于电催化制备过氧化氢技术领域，特别是一种导电的镍配位聚合物的制备方法及其在电催化制备过氧化氢中的应用。

背景技术

利用能量匹配的有机配体和金属离子自组装制备导电聚合物是一种构筑新型导电金属-有机材料的有效策略，该类材料在气体传感与检测、光电器件、电化学催化等领域都有着广泛的应用。参见：(1)M.Yu,R.Dong and X.Feng,J.Am.Chem.Soc.,2020,142,12903-12915；(2)M.Ko,L.Mendecki and K.A.Mirica,Chem.Commun.,2018,54,7873-7891；(3)L.S.Xie,G.Skorupskii and M.Dinca,Chem.Rev.,2020,120,8536-8580；(4)D.D.Medina,A.Mahringer and T.Bein,Isr.J.Chem.2018,58,1-14。(5)C.Musumeci,S.Osella,L.Ferlauto,D.Niedzialek,L.Grisanti,S.Bonacchi,A.Jouaiti,S.Milita,A.Ciesielski,D.Beljonne,M.W.Hosseini and P.Samorì,Nanoscale 2016,8,2386-2394。而选择合适的金属离子和有机配体制备一维导电配合物具有合成简洁、化学结构组成易确定等优势，因此制备具有特定功能的此类新型配位聚合物材料具有重要的理论和应用价值。

过氧化氢是一种环境友好型的强氧化剂，被广泛应用于污水处理，工业漂白，化学合成和医疗消毒等领域。目前，工业上主要采用蒽醌法大规模生产过氧化氢。在此过程中，首先蒽醌衍生物在钯基催化剂上加氢生成二羟基蒽醌；然后，二羟基蒽醌经氧气氧化生成过氧化氢，并同时重新生成蒽醌衍生物；继而通过溶剂萃取技术得到不同浓度的双氧水，参见：(1)J.M.Campos-Martin,G.Blanco-Brieva and J.L.Fierro,Angew.Chem.,Int.Ed.,2006,45,6962-6984；(2)G.Goor,W.Kunkel and O.Weiberg,Ullmann's Encyclopedia ofIndustrial Chemistry,VCH,Weinheim,1989,A13,443-466。但是，上述蒽醌工艺也有着一系列的缺点：该工艺对能源的消耗过大，其相关副反应会得到一系列污染环境的副产物，并且过氧化氢在高浓度下的不稳定性给集中运输和存储带来了安全隐患，参见：(1)K.Wang,J.Huang,H.Chen,Y.Wang and S.Song,Chem.Commun.,2020,56,12109-12121；(2)J.K.Edwardsand G.J.Hutchings,Angew.Chem.,Int.Ed.,2008,47,9192-9198。因此，开发一种新型的、节能、环保并可以原位生产的工艺来替代现有的生产技术是迫切需要的。