本發(fā)明涉及納米材料。更具體地，涉及一種含多孔聚合物的復合材料及其制備方法和應用。

背景技術：

1、隨著全球變暖成為緊迫的問題，研究和開發(fā)低價、高效、清潔、可持續(xù)利用的能源是當代科研工作者的一項偉大且艱巨的使命。氫能作為一種優(yōu)質能源，是煤、天然氣等固有化石能源最具優(yōu)勢的替代品，因此，氫能的開發(fā)和利用越來越受到重視。光催化分解水制氫因為成本低、環(huán)境友好等優(yōu)點，是實現(xiàn)綠氫制備的理想途徑之一。

2、近年來，有機多孔聚合物由于其合成簡單、分子結構高度可調、光電性質出色和帶隙可調等潛在優(yōu)點，引起了人們的廣泛關注。盡管已經報道了各種用于太陽能分解水的多孔聚合物，但大多數(shù)需要貴金屬納米粒子(如pt)作為助催化劑，以促進光生載流子的分離和質子的還原反應，而且尚且沒有利用一鍋法制備多孔聚合物/廉價助催化劑的復合體系實現(xiàn)高效分解水制氫的報道。

技術實現(xiàn)思路

1、鑒于以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種綠色、低成本且光催化分解水析氫產率高的含多孔聚合物的復合材料

2、為達到上述目的，本發(fā)明采用下述技術方案：

3、第一方面，本發(fā)明提供一種含多孔聚合物的復合材料，包含多孔聚合物，以及沉積在所述多孔聚合物表面的氧化亞銅納米顆粒；所述多孔聚合物具有如下結構：

4、

5、優(yōu)選地，氧化亞銅納米顆粒的吸附比例為0.1％-5％其中，所述吸附比例指的是銅原子個數(shù)與復合材料總原子個數(shù)的比，所述復合材料總原子包括：碳原子、氮原子及銅原子。

6、此外，需要說明的是，本發(fā)明的沉積在所述多孔聚合物表面中，所述表面至少包括多孔聚合物的骨架內/外表面、其孔徑的內/外表面中的一個表面；所述多孔聚合物的結構中，虛線表示重復出現(xiàn)的聚合單元。

7、優(yōu)選地，氧化亞銅納米顆粒的粒徑為2nm-10nm。

8、第二方面，本發(fā)明提供一種上述含多孔聚合物的復合材料的制備方法，包括如下步驟：

9、2,4,6-三(4-疊氮苯基)-1,3,5-三嗪、1,3,5-三(4-乙炔苯基)苯、還原劑和銅鹽分散在溶劑中，在無氧、避光條件下進行聚合反應。

10、優(yōu)選地，所述2,4,6-三(4-疊氮苯基)-1,3,5-三嗪和1,3,5-三(4-乙炔苯基)苯的摩爾比為1-3:1-3。

11、優(yōu)選地，所述聚合反應是在40℃～80℃下反應12h～60h。

12、優(yōu)選地，所述銅鹽為五水合硫酸銅；所述還原劑為l-抗壞血酸鈉；所述溶劑為n,n-二甲基甲酰胺。

13、第三方面，本發(fā)明提供一種光催化分解水產氫體系，光催化劑包含上述復合材料。

14、第四方面，本發(fā)明提供一種上述復合材料在光催化分解水產氫中的應用。

15、優(yōu)選地，包括以下步驟：

16、在光催化反應容器中，加入所述復合材料、電子犧牲體和水，密封除氧后，通入甲烷氣體，在光照條件下，進行反應。

17、優(yōu)選地，所述電子犧牲體為l-抗壞血酸。

18、優(yōu)選地，反應過程中，還包括通水冷凝使反應溫度保持恒定的步驟。

19、另需注意的是，如果沒有特別說明，本發(fā)明所記載的任何范圍包括端值以及端值之間的任何數(shù)值以及以端值或者端值之間的任意數(shù)值所構成的任意子范圍。本發(fā)明中制備方法如無特殊說明則均為常規(guī)方法，所用的原料如無特別說明均可從公開的商業(yè)途徑獲得或根據(jù)現(xiàn)有技術制得，所述百分比如無特殊說明均為質量百分比，所述溶液若無特殊說明均為水溶液。

20、本發(fā)明的有益效果如下：

21、(1)本發(fā)明提供的含多孔聚合物的復合材料是一種優(yōu)良的有機半導體材料，可實現(xiàn)無外加助催化劑條件下光催化分解水析氫，產氫性能達到4163μmol?h-1g-1。

22、(2)本發(fā)明的含多孔聚合物的復合材料制備簡單，產率高，具體使用簡單的溶劑熱反應，cu(ii)離子與還原劑l-抗壞血酸鈉原位形成的cu(i)離子作為催化劑催化疊氮化物和端炔烴發(fā)生環(huán)加成反應即可合成三唑結構多孔聚合物，且可實現(xiàn)氧化亞銅納米顆粒的原位沉積，從而一鍋法制備多孔聚合物/廉價助催化劑雜化體系。

技術特征：

1.一種含多孔聚合物的復合材料，其特征在于，包含多孔聚合物，以及吸附在所述多孔聚合物表面的氧化亞銅納米顆粒；所述多孔聚合物具有如下結構：

2.根據(jù)權利要求1所述的含多孔聚合物的復合材料，其特征在于，所述氧化亞銅納米顆粒的吸附比例為0.1％-5％。

3.根據(jù)權利要求1所述的含多孔聚合物的復合材料，其特征在于，所述氧化亞銅納米顆粒的粒徑為2nm-10nm。

4.一種如權利要求1-3任一所述的復合材料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

5.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述2,4,6-三(4-疊氮苯基)-1,3,5-三嗪和1,3,5-三(4-乙炔苯基)苯的摩爾比為1-3:1-3。

6.根據(jù)權利要求4所述的制備方法，其特征在于，所述聚合反應是在40℃～80℃下反應12h～60h；

7.一種光催化分解水產氫體系，其特征在于，光催化劑包含權利要求1-3任一所述的復合材料。

8.一種如權利要求1-3任一所述的復合材料在光催化分解水產氫中的應用。

9.根據(jù)權利要求8所述的應用，其特征在于，包括以下步驟：

10.根據(jù)權利要求9所述的應用，其特征在于，所述電子犧牲體為l-抗壞血酸；

技術總結
本發(fā)明公開了一種含多孔聚合物的復合材料及其制備方法和應用，所述復合材料包含多孔聚合物，以及吸附在所述多孔聚合物表面的氧化亞銅納米顆粒。本發(fā)明提供的復合材料是一種優(yōu)良的有機半導體材料，可實現(xiàn)在無外加助催化劑條件下的光催化分解水析氫，產氫性能可達到4163μmol?h<supgt;?1</supgt;g<supgt;?1</supgt;。進一步本發(fā)明還提供了一種所述復合材料的制備方法，該制備方法使用簡單的溶劑熱反應，Cu(II)離子與還原劑L?抗壞血酸鈉原位形成的Cu(I)離子作為催化劑催化疊氮化物和端炔烴發(fā)生環(huán)加成反應即合成三唑結構多孔聚合物，且同時實現(xiàn)氧化亞銅納米顆粒的原位沉積，從而一鍋法制備多孔聚合物/廉價助催化劑雜化體系。

技術研發(fā)人員：王華平,吳倩茹,馬蕊,李旭兵
受保護的技術使用者：首都師范大學
技術研發(fā)日：
技術公布日：2024/12/19