CN106582841B - 海绵负载的光催化剂及其应用 - Google Patents
海绵负载的光催化剂及其应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN106582841B CN106582841B CN201611079952.2A CN201611079952A CN106582841B CN 106582841 B CN106582841 B CN 106582841B CN 201611079952 A CN201611079952 A CN 201611079952A CN 106582841 B CN106582841 B CN 106582841B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- sponge
- photochemical catalyst
- load
- linker reagent
- catalyst
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 title claims abstract description 133
- 239000003153 chemical reaction reagent Substances 0.000 claims abstract description 47
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 13
- 150000004696 coordination complex Chemical class 0.000 claims abstract description 6
- 125000002887 hydroxy group Chemical group [H]O* 0.000 claims description 15
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 14
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 13
- -1 amino, carboxyl Chemical group 0.000 claims description 11
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 claims description 11
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 9
- WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N benzoic acid Chemical compound OC(=O)C1=CC=CC=C1 WPYMKLBDIGXBTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 8
- 150000001336 alkenes Chemical class 0.000 claims description 6
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 125000000524 functional group Chemical group 0.000 claims description 5
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 5
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000005711 Benzoic acid Substances 0.000 claims description 4
- LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N Methanethiol Chemical compound SC LSDPWZHWYPCBBB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N Phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1 ISWSIDIOOBJBQZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 150000001345 alkine derivatives Chemical class 0.000 claims description 4
- 235000010233 benzoic acid Nutrition 0.000 claims description 4
- KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N benzyl chloride Chemical compound ClCC1=CC=CC=C1 KCXMKQUNVWSEMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229940073608 benzyl chloride Drugs 0.000 claims description 4
- BWOVZCWSJFYBRM-UHFFFAOYSA-N carbononitridic isocyanate Chemical class O=C=NC#N BWOVZCWSJFYBRM-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims description 4
- 229910052736 halogen Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 150000002367 halogens Chemical class 0.000 claims description 4
- 150000002540 isothiocyanates Chemical class 0.000 claims description 4
- 238000006356 dehydrogenation reaction Methods 0.000 claims description 3
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 claims description 3
- 230000006340 racemization Effects 0.000 claims description 3
- 238000007704 wet chemistry method Methods 0.000 claims description 3
- 239000012327 Ruthenium complex Substances 0.000 claims description 2
- UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N benzene Substances C1=CC=CC=C1 UHOVQNZJYSORNB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229920002401 polyacrylamide Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 claims description 2
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 claims description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 2
- KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N vinyl-ethylene Natural products C=CC=C KAKZBPTYRLMSJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 241000628997 Flos Species 0.000 claims 1
- 239000004793 Polystyrene Substances 0.000 claims 1
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 claims 1
- 229940068917 polyethylene glycols Drugs 0.000 claims 1
- 229920002223 polystyrene Polymers 0.000 claims 1
- 125000000391 vinyl group Chemical group [H]C([*])=C([H])[H] 0.000 claims 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 claims 1
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 20
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 description 13
- 230000001699 photocatalysis Effects 0.000 description 7
- 238000004064 recycling Methods 0.000 description 6
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 description 5
- 239000011941 photocatalyst Substances 0.000 description 5
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 4
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 4
- 238000007146 photocatalysis Methods 0.000 description 4
- 240000008254 Rosa chinensis Species 0.000 description 3
- 235000000664 Rosa chinensis Nutrition 0.000 description 3
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 125000000118 dimethyl group Chemical group [H]C([H])([H])* 0.000 description 3
- 239000004205 dimethyl polysiloxane Substances 0.000 description 3
- 235000013870 dimethyl polysiloxane Nutrition 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N octamethyltrisiloxane Chemical compound C[Si](C)(C)O[Si](C)(C)O[Si](C)(C)C CXQXSVUQTKDNFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004987 plasma desorption mass spectroscopy Methods 0.000 description 3
- 229920000435 poly(dimethylsiloxane) Polymers 0.000 description 3
- AZJPTIGZZTZIDR-UHFFFAOYSA-L rose bengal Chemical group [K+].[K+].[O-]C(=O)C1=C(Cl)C(Cl)=C(Cl)C(Cl)=C1C1=C2C=C(I)C(=O)C(I)=C2OC2=C(I)C([O-])=C(I)C=C21 AZJPTIGZZTZIDR-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 3
- 238000002444 silanisation Methods 0.000 description 3
- 229920005573 silicon-containing polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000002993 sponge (artificial) Substances 0.000 description 3
- 238000002834 transmittance Methods 0.000 description 3
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000007767 bonding agent Substances 0.000 description 2
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 2
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N ethenyl(trimethoxy)silane Chemical compound CO[Si](OC)(OC)C=C NKSJNEHGWDZZQF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 125000002924 primary amino group Chemical group [H]N([H])* 0.000 description 2
- 239000000741 silica gel Substances 0.000 description 2
- 229910002027 silica gel Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N (3-aminopropyl)triethoxysilane Chemical compound CCO[Si](OCC)(OCC)CCCN WYTZZXDRDKSJID-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 2-chloro-n-phenylpyridine-3-carboxamide Chemical compound ClC1=NC=CC=C1C(=O)NC1=CC=CC=C1 MPNXSZJPSVBLHP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JKYKXTRKURYNGW-UHFFFAOYSA-N 3,4-dihydroxy-9,10-dioxo-9,10-dihydroanthracene-2-sulfonic acid Chemical compound O=C1C2=CC=CC=C2C(=O)C2=C1C(O)=C(O)C(S(O)(=O)=O)=C2 JKYKXTRKURYNGW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 3,7-bis(dimethylamino)phenothiazin-5-ium Chemical compound C1=CC(N(C)C)=CC2=[S+]C3=CC(N(C)C)=CC=C3N=C21 RBTBFTRPCNLSDE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 1
- 230000009471 action Effects 0.000 description 1
- 239000002168 alkylating agent Substances 0.000 description 1
- BIOPPFDHKHWJIA-UHFFFAOYSA-N anthracene-9,10-dinitrile Chemical compound C1=CC=C2C(C#N)=C(C=CC=C3)C3=C(C#N)C2=C1 BIOPPFDHKHWJIA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- ZBQZBWKNGDEDOA-UHFFFAOYSA-N eosin B Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC([N+]([O-])=O)=C(O)C(Br)=C1OC1=C2C=C([N+]([O-])=O)C(O)=C1Br ZBQZBWKNGDEDOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- SEACYXSIPDVVMV-UHFFFAOYSA-L eosin Y Chemical compound [Na+].[Na+].[O-]C(=O)C1=CC=CC=C1C1=C2C=C(Br)C(=O)C(Br)=C2OC2=C(Br)C([O-])=C(Br)C=C21 SEACYXSIPDVVMV-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- VYXSBFYARXAAKO-UHFFFAOYSA-N ethyl 2-[3-(ethylamino)-6-ethylimino-2,7-dimethylxanthen-9-yl]benzoate;hydron;chloride Chemical compound [Cl-].C1=2C=C(C)C(NCC)=CC=2OC2=CC(=[NH+]CC)C(C)=CC2=C1C1=CC=CC=C1C(=O)OCC VYXSBFYARXAAKO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N ethylene glycol Substances OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N fluorescein Chemical compound O1C(=O)C2=CC=CC=C2C21C1=CC=C(O)C=C1OC1=CC(O)=CC=C21 GNBHRKFJIUUOQI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229960002143 fluorescein Drugs 0.000 description 1
- 238000007306 functionalization reaction Methods 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 1
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 230000002779 inactivation Effects 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 150000002500 ions Chemical class 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 1
- 238000001465 metallisation Methods 0.000 description 1
- 229960000907 methylthioninium chloride Drugs 0.000 description 1
- VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N nile red Chemical compound C1=CC=C2C3=NC4=CC=C(N(CC)CC)C=C4OC3=CC(=O)C2=C1 VOFUROIFQGPCGE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 125000002080 perylenyl group Chemical group C1(=CC=C2C=CC=C3C4=CC=CC5=CC=CC(C1=C23)=C45)* 0.000 description 1
- CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N peryrene Natural products C1=CC(C2=CC=CC=3C2=C2C=CC=3)=C3C2=CC=CC3=C1 CSHWQDPOILHKBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 1
- 229920006389 polyphenyl polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- 239000000843 powder Substances 0.000 description 1
- 238000010526 radical polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 230000009257 reactivity Effects 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N rhodamine B Chemical compound [Cl-].C=12C=CC(=[N+](CC)CC)C=C2OC2=CC(N(CC)CC)=CC=C2C=1C1=CC=CC=C1C(O)=O PYWVYCXTNDRMGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229940043267 rhodamine b Drugs 0.000 description 1
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000006884 silylation reaction Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 239000004575 stone Substances 0.000 description 1
- 239000004094 surface-active agent Substances 0.000 description 1
- YNHJECZULSZAQK-UHFFFAOYSA-N tetraphenylporphyrin Chemical compound C1=CC(C(=C2C=CC(N2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3N2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 YNHJECZULSZAQK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 1
Classifications
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J31/00—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds
- B01J31/02—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides
- B01J31/12—Catalysts comprising hydrides, coordination complexes or organic compounds containing organic compounds or metal hydrides containing organo-metallic compounds or metal hydrides
- B01J31/123—Organometallic polymers, e.g. comprising C-Si bonds in the main chain or in subunits grafted to the main chain
- B01J31/124—Silicones or siloxanes or comprising such units
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J35/00—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties
- B01J35/30—Catalysts, in general, characterised by their form or physical properties characterised by their physical properties
- B01J35/39—Photocatalytic properties
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
- B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
- B01J2231/00—Catalytic reactions performed with catalysts classified in B01J31/00
- B01J2231/40—Substitution reactions at carbon centres, e.g. C-C or C-X, i.e. carbon-hetero atom, cross-coupling, C-H activation or ring-opening reactions
- B01J2231/42—Catalytic cross-coupling, i.e. connection of previously not connected C-atoms or C- and X-atoms without rearrangement
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明提供了一种海绵负载的光催化剂，所述海绵负载的光催化剂由海绵、Linker试剂和光催化剂制成，其中，所述海绵含有表面基团，所述Linker试剂至少含有两个活性官能团，所述光催化剂为有机光催化剂或金属配合物光催化剂，且所述Linker试剂通过所述活性官能团与所述海绵的表面基团化学键合负载在所述海绵表面，所述光催化剂通过与所述Linker试剂的活性官能团键合、连接在所述海绵表面。
Description
技术领域
本发明属于催化剂领域，尤其涉及一种海绵负载的光催化剂及其应用。
背景技术
光催化剂是在光子的激发下能够起到催化作用的化学物质，其通常以可见光作为光源，是一种绿色、高效的催化物质。光催化剂在交叉脱氢偶联反应中的应用越来越受到关注。光催化剂由于其本身并不参与反应，因此，原则上对试过的光催化剂能够进行回收利用。但传统的均相光催化反应，由于后处理过程麻烦，通常会将使用过的光催化剂进行舍弃处理，从而造成了光催化剂的很大浪费。尤其是金属配合物光催化剂，其舍弃后对环境带来很大污染。对光催化剂进行负载，是减少浪费和污染的有效途径，也是实现循环利用的策略之一。被负载的催化剂既要性质稳定，又要不失活性，因此，在制备技术上有很高的要求。在负载光催化剂的技术领域中，如何获得负载有光催化剂的产品是亟待解决的问题。
尽管光催化剂在其他载体上的负载已有报道，如硅胶及多孔的硅胶复合材料、石墨烯及功能化的石墨烯材料、金属-有机框架，但有些载体本身透光性并不好；并且载体均是微小的颗粒，要通过过滤或离心处理，不能满足工业生产的实际需求。海绵是常见的生活用品，具有强稳定性和高透光性的海绵非常适合做光催化剂的载体。海绵负载的催化剂可以重复使用，因此，这将是一个便捷、高效、理想的催化反应过程。将这一技术用于工业生产，将具有巨大的经济价值。目前，还没有其他在海绵上负载催化剂的研究报道，仅有的光催化剂在其他载体上的负载均是以粉末或固体颗粒的形式用于催化反应，不仅影响催化反应的效果，而且回收利用仍然不便。因此，当前需迫切解决的一个问题是提供一种可靠、便捷、高效的光催化剂产品。
发明内容
本发明的目的在于提供一种海绵负载的光催化剂及其应用，旨在解决现有技术不对光催化剂作回收处理造成浪费和污染的问题，而现有技术还没有将光催化剂负载在海绵上的研究。
本发明是这样实现的，一种海绵负载的光催化剂，所述海绵负载的光催化剂由海绵、Linker试剂和光催化剂制成，其中，所述海绵含有表面基团，所述Linker试剂至少含有两个活性官能团，所述光催化剂为有机光催化剂或金属配合物光催化剂，且所述Linker试剂通过所述活性官能团与所述海绵的表面基团化学键合负载在所述海绵表面，所述光催化剂通过与所述Linker试剂的活性官能团键合、连接在所述海绵表面。
以及，一种海绵负载的光催化剂在消旋或不对称的交叉脱氢偶联反应的应用。
本发明提供的海绵负载的光催化剂，通过对所述海绵的表面进行化学处理，引入特定的活性官能团，进一步的，通过该活性官能团与所述光催化剂发生化学反应，并以离子键或共价键的方式连接在海绵表面，形成具有光催化活性的海绵催化剂。由此提供的海绵负载的光催化剂，其性质稳定，不影响催化反应的活性；且只需经过简单地挤压将反应液吸进海绵，待反应完成后，再将反应液挤出就能达到光催化反应的目的，且催化过程中光催化剂不会从所述海绵上脱落，有利于所述光催化剂的回收。其次，所述海绵表面可以同时负载含有不同活性官能团的多种Linker试剂，进而与不同类型的光催化剂发生反应，从而实现多种催化剂在海绵表面的同时负载，提高了所述光催化剂的适用范围。再次，所述海绵的疏水性质使非均相催化反应在水相中就能进行。此外，本发明提供的海绵负载的光催化剂，具有载量可控、重复利用率高等优点。
本发明提供的海绵负载的光催化剂的应用，具有稳定性和可回收性强的优点。
附图说明
图1是本发明实施例1提供的海绵负载的光催化剂的示意图；
图2是本发明实施例2提供的海绵负载的光催化剂的示意图；
图3是本发明实施例3提供的海绵负载的光催化剂的示意图。
具体实施方式
为了使本发明要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。
本发明实施例提供了一种海绵负载的光催化剂，所述海绵负载的光催化剂由海绵、Linker试剂和光催化剂制成，其中，所述海绵含有表面基团，所述Linker试剂至少含有两个活性官能团，所述光催化剂为有机光催化剂或金属配合物光催化剂，且所述Linker试剂通过所述活性官能团与所述海绵的表面基团化学键合负载在所述海绵表面，所述光催化剂通过与所述Linker试剂的活性官能团键合、连接在所述海绵表面。
具体的，本发明实施例中，所述海绵为聚合物，优选为聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚二甲基硅氧烷聚合物、聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。优选的上述海绵，具有强稳定性和高透光性，一方面，其不会在负载的光催化剂作用的反应体系中参与化学反应，另一方面，其高透光性可以保证光催化的顺利进行，避免因海绵透光性差导致负载在其表面的光催化剂利用率低的问题。
进一步的，所述海绵含有表面基团，为所述Linker试剂在所述海绵上的附着提供了化学键合位点。所述表面基团可以为所述海绵自身含有的表面基团，也可以通过对所述海绵进行表面处理得到的表面基团。所述海绵表面基团的数量没有明确限制。
本发明实施例中，所述Linker试剂作为纽带，一方面附着在所述海绵表面，另一方面与所述光催化剂发生化学反应，通过化学键合间接将所述光催化剂负载在所述海绵表面。因此，所述Linker试剂至少含有两个分别与所述光催化剂、所述海绵的表面基团发生化学反应的末端活性官能团。
本发明实施例中，所述Linker试剂负载在所述海绵表面，可以通过所述Linker试剂与所述海绵直接反应实现，也可以将所述海绵表面进行亲水处理，得到表面键合有亲水基团如羟基的海绵体系后，进一步与所述Linker试剂反应实现。即所述海绵含有表面羟基，且所述Linker试剂通过与所述羟基化学键合负载在所述海绵表面。由此得到的海绵-硅烷化体系，具有更好的稳定性。进一步的，所述海绵的表面羟基通过对所述海绵进行表面亲水处理制备得到，其中，所述亲水处理的方法包括气相方法、湿化学法、或气相方法和湿化学法混合处理。所述气相方法包括但不限于等离子氧化、紫外光照射、化学气体沉积、金属化合物涂覆，所述湿化学法包括但不限于逐层沉积、溶胶涂覆、硅烷化、表面活性剂修饰、蛋白沉积。
本发明实施例中，所述光催化剂是通过光照射能引发电子跃迁的有机催化剂或金属催化剂。所述光催化剂包括有机光催化剂、金属钌配合物光催化剂、金属铱配合物光催化剂。具体的，所述有机光催化剂包括Eosin B,Eosin Y,Rose Bengal,Rhodamine B,Fluorescein,Tetraphenylporphine,Perylene,Rh-6G，Alizarin red S,Nile red,NKX-2553,9,10-Dicyanoanthracene,Methylene Blue,DPZ,Diiodo-BODIPY-COCI；所述金属钌配合物光催化剂包括Ru-1,Ru-2,Ru-3；所述金属铱配合物光催化剂包括Ir-1,Ir-2,Ir-3,Ir-4，其结构式分别如下所示：
上述优选的光催化剂，均在可见光(380-780nm，肉眼可见)照射下就能催化反应。其中，有机光催化剂廉价易得，适合工业生产；金属配合物光催化剂催化反应的适用范围广。负载在海绵上后，这些光催化剂均活性稳定，重复利用率高。
作为本发明优选实施例，所述海绵的结构如下式1所示，所述Linker试剂的结构如下式2所示，所述光催化剂的分子式如下式3所示，其中，R1、R2、R3、R4为活性官能团，n≥0，所述Linker试剂通过所述R1与所述R2之间的化学键合、负载在所述海绵表面；所述光催化剂通过与所述Linker试剂通过所述R3与所述R4之间的化学键合相连，
且所述R1、R2、R3、R4分别选自氨基、羧基、卤素、氰基、异氰酸酯、异硫氰酸酯、烯烃、炔烃、羟基、硫醇、苯酚、苄氯、苯甲酸、环氧丙烷，或
所述R1、R2、R3、R4为对氨基、羧基、卤素、氰基、异氰酸酯、异硫氰酸酯、烯烃、炔烃、羟基、硫醇、苯酚、苄氯、苯甲酸、环氧丙烷进行修饰后的基团。即可对上述基团进行进一步修饰处理，以提高所述Linker试剂与所述光催化剂的反应活性，进一步提高所述光催化剂的负载量，如一分子Linker试剂可与多分子光催化剂结合。上述优选的活性官能团，能够在所述海绵与所述Linker试剂之间、所述Linker试剂与所述光催化剂之间提供更稳定的化学键。具体的，可采用在进行硅烷化后的海绵表面，对所述硅烷化基团进行原位自由基聚合，从而实现末端修饰，露出更多的反应位点。
进一步的，为了提高所述光催化剂与所述Linker试剂的键合效率和键合效果，在进行键合反应时添加一定的缩合剂，所述缩合剂的类型根据具体的Linker试剂和光催化剂的结构而定。
本发明实施例中，所述光催化剂通过离子键或共价键的方式与所述Linker试剂键合，进而负载在所述海绵表面。优选的，所述光催化剂在所述海绵上的负载量为0.01-2.00mmol/g。若所述光催化剂的负载量过少，则海绵的有效利用率过低，单位体积的海绵能带来的光催化效应有限；若所述光催化剂的负载量过多，则可能导致光催化剂表面相互交叉，产生催化反应的活性基团隐藏，从而不能产生高效的催化作用。
本发明实施例中，含有不同活性官能团的所述Linker试剂中的两种或两种以上同时负载在同一海绵表面，且不同的所述活性官能团与不同的光催化剂键合。由此，进一步提高海绵负载的光催化剂的适用范围。
本发明实施例提供的海绵负载的光催化剂，通过对所述海绵的表面进行硅烷化处理，引入特定的活性官能团，进一步的，通过该活性官能团与所述光催化剂发生化学反应，并以离子键或共价键的方式连接在海绵表面，形成具有光催化活性的海绵催化剂。由此提供的海绵负载的光催化剂，其性质稳定，不影响催化反应的活性；且只需经过简单地挤压将反应液吸进海绵，待反应完成后，再将反应液挤出就能达到光催化反应的目的，且催化过程中光催化剂不会从所述海绵上脱落，有利于所述光催化剂的回收。其次，所述海绵表面可以同时负载含有不同活性官能团的多种Linker试剂，进而与不同类型的光催化剂发生反应，从而实现多种催化剂在海绵表面的同时负载，提高了所述光催化剂的适用范围。再次，所述海绵的疏水性质使非均相催化反应在水相中就能进行。此外，本发明实施例提供的海绵负载的光催化剂，具有载量可控、重复利用率高等优点。
以及，本发明实施例还提供了一种海绵负载的光催化剂在消旋或不对称的交叉脱氢偶联反应的应用。
本发明实施例提供的海绵负载的光催化剂的应用，具有稳定性和可回收性强的优点。
下面结合具体实施例进行说明。
实施例1
一种海绵负载的光催化剂，所述海绵负载的光催化剂由海绵、硅烷化试剂和光催化剂制成，其中，所述海绵为含有表面羟基的聚二甲基硅氧烷海绵(PDMS)，所述Linker试剂为末端基团修饰有三甲基氯化铵的乙烯基三甲氧基硅烷，所述光催化剂为孟加拉玫瑰红(Rose Bengal,RB)，且所述硅烷化试剂通过与所述海绵的表面羟基反应负载在所述海绵表面，所述光催化剂通过离子键与修饰后的所述硅烷化试剂键合、连接在所述海绵表面。其中，所述光催化剂的结构如下所示，所述海绵负载的光催化剂的效果图如图1所示：
实施例2
一种海绵负载的光催化剂，所述海绵负载的光催化剂由海绵、硅烷化试剂和光催化剂制成，其中，所述海绵为含有表面羟基的聚二甲基硅氧烷海绵(PDMS)，所述硅烷化试剂为3-氨基丙基三乙氧基硅烷，所述光催化剂为孟加拉玫瑰红(Rose Bengal,RB)，且所述硅烷化试剂通过与所述海绵的表面羟基反应负载在所述海绵表面，所述光催化剂通过共价键与所述硅烷化试剂的氨基键合、连接在所述海绵表面。所述海绵负载的光催化剂的效果图如图2所示。
实施例3
一种海绵负载的光催化剂，所述海绵负载的光催化剂由海绵、硅烷化试剂和光催化剂制成，其中，所述海绵为含有表面羟基的聚二甲基硅氧烷海绵(PDMS)，所述硅烷化试剂为末端基团修饰有环氧丙烷的乙烯基三甲氧基硅烷，所述光催化剂为孟加拉玫瑰红(RoseBengal,RB)，且所述硅烷化试剂通过与修饰后的所述海绵的表面羟基反应负载在所述海绵表面，所述光催化剂通过共价键与修饰后的所述硅烷化试剂的氨基键合、连接在所述海绵表面。所述海绵负载的光催化剂的效果图如图3所示。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种海绵负载的光催化剂，其特征在于，所述海绵负载的光催化剂由海绵、Linker试剂和光催化剂制成，其中，所述海绵含有表面基团，所述Linker试剂至少含有两个活性官能团，所述光催化剂为金属配合物光催化剂，且所述Linker试剂通过所述活性官能团与所述海绵的表面基团化学键合负载在所述海绵表面，所述光催化剂通过与所述Linker试剂的活性官能团键合、连接在所述海绵表面，所述光催化剂包括金属钌配合物光催化剂、金属铱配合物光催化剂，具体结构如下所述的各化合物：
2.如权利要求1所述的海绵负载的光催化剂，其特征在于，所述海绵的结构如下式1所示，所述Linker试剂的结构如下式2所示，所述光催化剂的分子式如下式3所示，其中，R1、R2、R3、R4为活性官能团，n≥0，所述Linker试剂通过所述R1与所述R2之间的化学键合、负载在所述海绵表面；所述光催化剂通过与所述Linker试剂通过所述R3与所述R4之间的化学键合相连，
且所述R1、R2、R3、R4分别选自氨基、羧基、卤素、氰基、异氰酸酯、异硫氰酸酯、烯烃、炔烃、羟基、硫醇、苯酚、苄氯、苯甲酸、环氧丙烷，或
所述R1、R2、R3、R4为对氨基、羧基、卤素、氰基、异氰酸酯、异硫氰酸酯、烯烃、炔烃、羟基、硫醇、苯酚、苄氯、苯甲酸、环氧丙烷进行修饰后的基团。
3.如权利要求1所述的海绵负载的光催化剂，其特征在于，所述海绵的表面基团通过对海绵进行表面处理得到。
4.如权利要求1或2所述的海绵负载的光催化剂，其特征在于，含有不同活性官能团的所述Linker试剂中的两种或两种以上同时负载在同一海绵表面，且不同的所述活性官能团与不同的光催化剂键合。
5.如权利要求1或2所述的海绵负载的光催化剂，其特征在于，所述光催化剂在所述海绵上的负载量为0.01-2.00mmol/g。
6.如权利要求1或2所述的海绵负载的光催化剂，其特征在于，所述海绵为聚氨酯类、聚乙烯类、聚苯乙烯类、聚二甲基硅氧烷聚合物、聚苯乙烯-苯二乙烯交联树脂、聚丙烯酰胺、聚乙烯-乙二醇类、聚对苯二甲酸乙二醇酯中的至少一种。
7.如权利要求2所述的海绵负载的光催化剂，其特征在于，所述海绵的表面羟基通过对所述海绵进行表面亲水处理制备得到，其中，所述亲水处理的方法包括气相方法、湿化学法、或气相方法和湿化学法混合处理。
8.如权利要求1-7任一所述的海绵负载的光催化剂在消旋或不对称的交叉脱氢偶联反应的应用。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611079952.2A CN106582841B (zh) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 海绵负载的光催化剂及其应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201611079952.2A CN106582841B (zh) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 海绵负载的光催化剂及其应用 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN106582841A CN106582841A (zh) | 2017-04-26 |
| CN106582841B true CN106582841B (zh) | 2019-08-16 |
Family
ID=58595759
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201611079952.2A Active CN106582841B (zh) | 2016-11-28 | 2016-11-28 | 海绵负载的光催化剂及其应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN106582841B (zh) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107349958B (zh) * | 2017-06-15 | 2020-03-20 | 深圳大学 | 海绵负载的手性有机催化剂 |
| CN108686639B (zh) * | 2018-03-30 | 2021-04-27 | 南方科技大学 | 金属有机骨架衍生材料-三维网状碳基复合光催化剂及其制备方法、用途 |
| CN108855214B (zh) * | 2018-06-29 | 2021-01-29 | 深圳大学 | 金属催化剂及其制备方法 |
| CN109364994A (zh) * | 2018-09-10 | 2019-02-22 | 深圳大学 | 负载型光催化剂及其应用 |
| CN109126878A (zh) * | 2018-09-21 | 2019-01-04 | 深圳大学 | 金属配合手性催化剂 |
| CN112588321A (zh) * | 2020-12-01 | 2021-04-02 | 华南理工大学 | 一种壳聚糖季铵盐负载染料光催化剂及其制备方法与应用 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525643A (en) * | 1995-07-28 | 1996-06-11 | Armstrong World Industries, Inc. | Thermally insulative, microporous xerogels and aerogels |
| CN103214083A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-07-24 | 河海大学 | 一种负载TiO2的填料及其制备方法 |
| CN105879918A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-24 | 项敬来 | 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/ UIO-66-(COOH)2及有机物降解应用 |
-
2016
- 2016-11-28 CN CN201611079952.2A patent/CN106582841B/zh active Active
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5525643A (en) * | 1995-07-28 | 1996-06-11 | Armstrong World Industries, Inc. | Thermally insulative, microporous xerogels and aerogels |
| CN103214083A (zh) * | 2013-04-24 | 2013-07-24 | 河海大学 | 一种负载TiO2的填料及其制备方法 |
| CN105879918A (zh) * | 2016-04-25 | 2016-08-24 | 项敬来 | 一种复合可见光光催化剂Ag2CO3/TiO2/ UIO-66-(COOH)2及有机物降解应用 |
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| "A simple metal-free catalytic sulfoxidation under visible light and air";Xiangyong Gu et al.;《Communication》;20121210;第15卷;第357-361页 |
| "Characterisation and application of polyurethane copolymers grafted with photoluminescent dyes";Yong Chan Chung et al.;《Coloration Technology》;20140728;第130卷(第41期);第1434-1441页 |
| "交叉脱氢偶联反应";郭兴伟等;《化学进展》;20100724;第22卷(第7期);第305-313页 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN106582841A (zh) | 2017-04-26 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN106582841B (zh) | 海绵负载的光催化剂及其应用 | |
| Nasr et al. | Recent progress on titanium dioxide nanomaterials for photocatalytic applications | |
| Li et al. | Fabrication of ZIF-8@ TiO2 micron composite via hydrothermal method with enhanced absorption and photocatalytic activities in tetracycline degradation | |
| Sheng et al. | Urchin-inspired TiO2@ MIL-101 double-shell hollow particles: adsorption and highly efficient photocatalytic degradation of hydrogen sulfide | |
| Li et al. | Role of surface/interfacial Cu2+ sites in the photocatalytic activity of coupled CuO− TiO2 nanocomposites | |
| Mitsudome et al. | Advanced core–shell nanoparticle catalysts for efficient organic transformations | |
| CN102407147B (zh) | ZnIn2S4-石墨烯复合光催化剂的制备方法与应用 | |
| CN104192899B (zh) | 一种制备TiO2纳米晶体颗粒的方法 | |
| Duan et al. | Synthesis of hybrid nanoflower-based carbonic anhydrase for enhanced biocatalytic activity and stability | |
| CN107159313A (zh) | 一种核壳结构TiO2纳米管@Ti‑MOF催化剂的制备方法 | |
| CN103934011B (zh) | 一种高活性纳米磷酸铋光催化剂的仿生合成方法 | |
| Sudhaik et al. | Graphitic carbon nitride-based upconversion photocatalyst for hydrogen production and water purification | |
| CN107442178A (zh) | 一种可见光催化剂Fe3O4@PDA@Ag复合微球的制备方法 | |
| CN108786792A (zh) | 一种金属/半导体复合光催化剂及其制备与应用 | |
| CN107497495A (zh) | 一种核壳型金属有机骨架异质复合材料的制备方法 | |
| CN110252370A (zh) | 一种二维ZnO/g-C3N4复合光催化剂的制备方法及用途 | |
| CN107359356B (zh) | 一种直接甲醇燃料电池阳极催化剂及制备方法 | |
| CN105728051A (zh) | 一种可见光响应的磁性复合光催化材料及其制备方法 | |
| CN107629242A (zh) | 以海绵为模板的纳米氧化锌/石墨烯宏观自组装复合材料 | |
| CN107824198A (zh) | 一种负载纳米金的磁性纳米催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106694050A (zh) | 一种核壳结构可见光催化剂的制备方法 | |
| CN107262121A (zh) | 一种磁性复合可见光催化剂及其制备方法 | |
| CN106693996A (zh) | 硫化铋‑铁酸铋复合可见光催化剂的制备方法及其应用 | |
| CN106179418A (zh) | 一种负载型双金属共掺杂纳米光催化剂的制备方法 | |
| CN103143359A (zh) | 一种可磁性回收的中空状TiO2-SiO2-CoFe2O4纳米光催化材料及其制备方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |