海绵负载的光催化剂及其应用制造技术

本发明专利技术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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于催化剂领域，尤其涉及一种海绵负载的光催化剂及其应用。
技术介绍
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
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。
技术实现思路
本专利技术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。本专利技术是这样实现的，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。本专利技术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，本专利技术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。本专利技术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是本专利技术实施例1提供的海绵负载的光催化剂的示意图；图2是本专利技术实施例2提供的海绵负载的光催化剂的示意图；图3是本专利技术实施例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专利技术要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合实施例，对本专利技术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专利技术，并不用于限定本专利技术。本专利技术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，本专利技术实施例中，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。本专利技术实施例中，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。本专利技术实施例中，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。本专利技术实施例中，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EosinB,EosinY,RoseBengal,RhodamineB,Fluorescein,Tetraphenylporphine,Perylene,Rh-6G，AlizarinredS,Nilered,NKX-2553,9,10-Dicyanoanthracene,MethyleneBlue,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。作为本专利技术优选实施例，所述本文档来自技高网...

【技术保护点】
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。

【技术特征摘要】
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。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...

【专利技术属性】
技术研发人员：张俊民，张腾，李兴荣，周学昌，刘翼振，李垚垚，
申请(专利权)人：深圳大学，
类型：发明
国别省市：广东;44