【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于光催化剂，特别是涉及一种新型极性d-a结共价三嗪框架材料的结构、制备方法及其应用。
技术介绍
1、目前，化石能源的枯竭和生态环境污染是人类不得不面临的两大难题。鉴于此，我们迫切需要一种对环境友好的可持续能源。氢具有重量轻、能量密度高、无污染产物等优点，被认为是最有希望的新型清洁能源，但在实际应用中，如何保证可持续稳定的氢供应是一个挑战。与传统的加压或低温液化技术相比，液体有机小分子(lohcs)是一种极具发展潜力的新型储氢材料，其中甲酸(fa)具有能量密度高、无毒、不易燃、无腐蚀性、挥发性低等优点，是理想的环境友好型储氢材料。光催化甲酸制氢不仅能有效缓解能源短缺的问题，为人类社会的可持续发展提供能源基础，且生成的co2和h2在催化剂的作用下又可以加氢制备甲酸，实现碳中性循环。
2、共价三嗪框架(ctfs)是一种高度交联的多孔有机聚合物，具有富氮、高比表面积和高孔隙率、高化学稳定性和热稳定性等优点。据报道，掺入杂原子(如n、s和p)是一种修饰电子结构的有效方法，可以显著提高催化剂的催化活性和耐久性，并且杂原子官能团可以作为锚定活性金属的基本位点和配位基。ctfs作为催化剂载体，在催化醇类液相氧化、甲烷氧化、氨分解、催化加氢、甲酸制氢和光催化水裂解方面具有十分广阔的应用前景。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种新型极性共价三嗪框架材料的具体结构、制备方法以及应用，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。
2、为实现上述目的，本专利技术采取的技术
3、本专利技术所述新型含噻吩极性d-a型共价三嗪框架材料的化学结构式如下：
4、
5、
6、本专利技术所述一种新型极性共价三嗪框架材料的制备方法，包括以下步骤：
7、步骤1，以5-氨基噻吩-2-甲腈和4-氰基苯基异硫氰酸酯为原料，合成单体s1，然后采用熔融盐催化法制备含硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料s-ctf-1，具体为：
8、步骤1.1：将5-氨基噻吩-2-甲腈与4-氰基苯基异硫氰酸酯分散在乙醇中，n2氛围下室温搅拌24h，得到混合溶液；
9、步骤1.2：将步骤1.1得到的混合溶液抽滤洗涤，真空干燥得到单体s1；
10、步骤1.3：称取定量nacl:kcl:zncl2(质量比1:2:3-1:2:7)和s1单体，在无水无氧手套箱中研磨25min，得到均匀的白色粉末状固体；
11、步骤1.4：将步骤1.3中得到的固体放入pyrex管中，抽真空后将管火焰密封，在190-300℃范围内煅烧24h，冷却至室温；
12、步骤1.5：将步骤1.4反应结束后的产物用三氟甲磺酸洗涤，并超声分散在少量去离子水中，得到分散液；
13、步骤1.6：将步骤1.5得到的分散液在0℃下冷冻干燥24h，得到含有硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料s-ctf-1；
14、步骤2，应用cu(no3)2为cu源，对s-ctf-1进行配位锚定，得到含有金属锚定的共价三嗪有机框架材料cu-s-ctf-1，具体为：
15、步骤2.1：将cu(no3)2溶解于去离子水中，超声至溶液澄清；
16、步骤2.2：将步骤1制备的含硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料(s-ctf-1)加入步骤2.1溶液中，超声使其完全分散；
17、步骤2.3：将步骤2.2所得溶液在50℃下搅拌24h，冷却至室温；
18、步骤2.4：将步骤2.3反应结束的产物过滤，并真空干燥，得到含有金属锚定的共价三嗪有机框架材料cu-s-ctf-1；
19、步骤3，在密闭光催化容器内，对得到的含有金属锚定的共价三嗪有机骨架材料cu-s-ctf-1滴入微量甲酸(20-60微升)，然后可见光照射固体催化剂1小时，最后用去离子水洗涤过滤并真空干燥得到光催化材料cu@s-ctf-1。
20、本专利技术所述另一种新型极性共价三嗪框架材料的制备方法，包括以下步骤：
21、步骤4，以5-氨基噻吩-2-甲腈和硫光气为原料，合成中间体，并以此中间体和5-氨基噻吩-2-甲腈合成单体，最后采用熔融盐催化法制备含硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料s-ctf-2，具体为：
22、步骤4.1：将5-氨基噻吩-2-甲腈分散在甲苯中，通过注射器缓慢加入硫光气，5min内形成黏性液体；
23、步骤4.2：将步骤4.1得到的黏性液体加热至回流温度，反应5h，冷却至室温；
24、步骤4.3：将步骤4.2所得液体减压浓缩，残留物用ch2cl2处理，并在减压下浓缩，得到中间体；
25、步骤4.4：将步骤4.3所得中间体与5-氨基噻吩-2-甲腈分散在乙醇中，n2氛围下室温搅拌24h，得到混合溶液；
26、步骤4.5：将步骤4.4得到的混合溶液抽滤洗涤，真空干燥得到单体s2；
27、步骤4.6：称取定量nacl:kcl:zncl2(质量比1:2:3-1:2:7)和s2单体，在无水无氧手套箱中研磨25min，得到均匀的白色粉末状固体；
28、步骤4.7：将步骤4.6中得到的固体放入pyrex管中，抽真空后将管火焰密封，在190-300℃范围内煅烧24h，冷却至室温；
29、步骤4.8：将步骤4.7反应结束后的产物用三氟甲磺酸洗涤，并超声分散在少量去离子水中，得到分散液；
30、步骤4.9：将步骤4.8得到的分散液在0℃下冷冻干燥24h，得到含有硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料s-ctf-2；
31、步骤5，应用cu(no3)2为cu源，对s-ctf-2进行配位锚定，得到含有金属锚定的共价三嗪有机框架材料cu-s-ctf-2，具体为：
32、步骤5.1：将cu(no3)2溶解于去离子水中，超声至溶液澄清；
33、步骤5.2：将步骤4制备的含硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料(s-ctf-2)加入步骤5.1溶液中，超声使其完全分散；
34、步骤5.3：将步骤5.2所得溶液在50℃下搅拌24h，冷却至室温；
35、步骤5.4：将步骤5.3反应结束的产物过滤，并真空干燥，得到含有金属锚定的共价三嗪有机框架材料cu-s-ctf-2；
36、步骤6，在密闭光催化容器内，对得到的含有金属锚定的共价三嗪有机骨架材料cu-s-ctf-2滴入微量甲酸(20-60微升)，然后可见光照射固体催化剂1小时，最后用去离子水洗涤过滤并真空干燥得光催化材料cu@s-ctf-2。
37、进一步地，如权利要求1所述的新型极性d-a结共价三嗪框架材料为含有硫脲官能团和噻吩官能团的新型极性共价三嗪框架材料。
38、进一步地，如权利要求1所述的新型极性d-a结共价三嗪框架材料通过引入噻吩基团，与硫脲部分组成供电子能力更强的电子供体单元，形成更稳定延长的d-a结构，促进光生载流子发生分子内电子本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.本专利技术所述新型含噻吩极性D-A型共价三嗪框架材料的化学结构式如下：
2.本专利技术所述一种新型极性共价三嗪框架材料的制备方法，包括以下步骤：
3.本专利技术所述另一种新型极性共价三嗪框架材料的制备方法，包括以下步骤：步骤4，以5-氨基噻吩-2-甲腈和硫光气为原料，合成中间体，并以此中间体和5-氨基噻吩-2-甲腈合成单体，最后采用熔融盐催化法制备含硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料S-CTF-2，具体为：
4.进一步地，如权利要求1所述的新型极性D-A结共价三嗪框架材料为含有硫脲官能团和噻吩官能团的新型极性共价三嗪框架材料。
5.进一步地，如权利要求1所述的新型极性D-A结共价三嗪框架材料通过引入噻吩基团，与硫脲部分组成供电子能力更强的电子供体单元，形成更稳定延长的D-A结构，促进光生载流子发生分子内电子转移，可抑制光生载流子的复合，进而提高所得材料用于光催化甲酸制氢的产率。
6.进一步地，如权利要求2所述的一种新型极性D-A结共价三嗪框架材料(CTFs)的制备方法，其特征在于，步骤1.1所述5-氨基噻吩-2-甲腈
7.进一步地，如权利要求2和权利要求3所述的新型极性共价三嗪框架材料(CTFs)的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤4所述单体S1和S2利用氰基进行端基修饰,该强吸电子基团可以有效促进三嗪基团的形成。
8.进一步地，如权利要求2和权利要求3所述的新型极性共价三嗪框架材料(CTFs)的制备方法，其特征在于，步骤1和步骤4所述熔融盐催化法是利用熔融盐提供的液体环境和空间限制作用进行催化聚合反应并保留单体中心结构的完整性。
...【技术特征摘要】
1.本发明所述新型含噻吩极性d-a型共价三嗪框架材料的化学结构式如下：
2.本发明所述一种新型极性共价三嗪框架材料的制备方法，包括以下步骤：
3.本发明所述另一种新型极性共价三嗪框架材料的制备方法，包括以下步骤：步骤4，以5-氨基噻吩-2-甲腈和硫光气为原料，合成中间体，并以此中间体和5-氨基噻吩-2-甲腈合成单体，最后采用熔融盐催化法制备含硫脲官能团和噻吩官能团的三嗪基材料s-ctf-2，具体为：
4.进一步地，如权利要求1所述的新型极性d-a结共价三嗪框架材料为含有硫脲官能团和噻吩官能团的新型极性共价三嗪框架材料。
5.进一步地，如权利要求1所述的新型极性d-a结共价三嗪框架材料通过引入噻吩基团，与硫脲部分组成供电子能力更强的电子供体单元，形成更稳定延长的d-a结构，促进光生载流子发生分子内电...
【专利技术属性】
技术研发人员：王林，李艳，周琪，聂文超，刘凌皓，王璐，徐睿钦，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：
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