[发明专利]三嗪功能化倍半硅氧烷基杂化多孔聚合物、其制备方法及应用

说明书

本发明提供三嗪功能化倍半硅氧烷基杂化多孔聚合物、其制备方法及在催化降解染料污染物中的应用。本发明以八乙烯基倍半氧硅烷(OVS)与溴代苯基或噻吩取代的三嗪单体(TAs)为原料通过Heck反应制备得到具备光催化性能的杂化多孔材料；制备方法简单，反应条件易于实现；所得材料具有良好的化学稳定性、热稳定性以及荧光特性，大大提高了倍半硅氧烷基杂化多孔材料的比表面积和孔体积，并对废水中染料展现出高效的催化降解能力，在污水处理领域具有巨大的潜在应用价值。

技术领域

本发明涉及三嗪功能化倍半硅氧烷基杂化多孔聚合物、其制备方法及应用，属于高分子材料制备、催化降解、污水检测及处理技术领域。

背景技术

近年来，越来越多的合成染料被广泛用于纺织和印刷等行业。许多大量使用的染料，由于它们的毒性、难以生物降解以及潜在的致癌性和致突变性等，以至于其释放到环境中会造成严重的生态破坏。这些定制设计合成的染料分子，例如偶氮类染料(刚果红，CR)，噻嗪类(亚甲基蓝，MB)和荧光素类染料(若丹明B，RB；臧红T，ST)，通常具有高键能的生色团单元，因此非常稳定；同时其离子结构也使其在水中具有很高的溶解度。然而，传统的生物、化学或物理处理方法，例如吸附，超滤和絮凝等，在某些方面仍然存在弊端，包括效率低、成本高、可能存在二次污染，以及使用额外的添加剂或需要调节pH值等。因此，为了满足实际应用的需要，不使用任何添加剂的光催化净化废水成为绿色替代方案。

作为典型的无金属半导体，共价三嗪聚合物(CTF)因其合适的能带结构，可收集可见光的能力以及出色的理化稳定性，因此被认为在光催化降解水中污染物应用领域具有巨大的应用潜力，然而将CTF应用到污水处理中仍处于起步阶段。CTF通常是通过路易斯酸催化含腈基的芳香族结构单元的三聚反应构建的，例如在高温(400℃)下加入ZnCl₂作为催化剂和反应介质制备，或在强腐蚀性酸(例如CF₃SO₃H)的催化下合成。然而，这些方法的适用单体有限，并且反应条件苛刻。同时，调节CTF的纳米结构也有望提高其光催化性能。因此，如何以简单的方法、易于实现的条件制备纳米结构可控的三嗪聚合物来提高其的抗光老化性能和光催化活性，实现对污染物优异的催化降解能力，值得进一步研究。

笼型倍半硅氧烷(SQ)由于独特的特殊的分子级别的有机-无机杂化结构，较高的化学稳定性和热稳定性以及极易被化学修饰，SQ已成为具有功能性杂化材料的代表性构建单元，已广泛应用于催化、吸附、分离、储气等领域。倍半硅氧烷的结构简式为[RSiO_1.5]_n(R为有机基团，当n＝8时最为典型)，其以无机Si-O-Si结构为内核，外围连接改性的有机基团，为制备具有优异性能的新型杂化材料提供了优良的平台；尤其是有机部分使其具有良好的溶解性的同时，还可以产生新的协同性能，这在实际应用中是非常重要的。因此，笼型倍半硅氧烷引入到三嗪聚合物有望获得具有更加优异应用性能的材料。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明提供三嗪功能化倍半硅氧烷基杂化多孔聚合物、其制备方法及应用。本发明以八乙烯基倍半氧硅烷(OVS)与溴代苯基或噻吩取代的三嗪单体(TAs)为原料通过Heck反应制备得到具备光催化性能的杂化多孔材料，制备方法简单，反应条件易于实现；所得材料具有良好的化学稳定性、热稳定性以及荧光特性，大大提高了倍半硅氧烷基杂化多孔材料的比表面积和孔体积，并对废水中染料展现出高效的催化降解能力，对在污水处理领域具有巨大的潜在应用价值。

本发明的技术方案如下：

一种三嗪功能化倍半硅氧烷基杂化多孔聚合物，所述杂化多孔聚合物是笼型结构的八乙烯基倍半硅氧烷构筑单元和溴代苯基或噻吩取代的三嗪单体构筑单元通过连接桥键-Si-CH＝CH-苯基-或-Si-CH＝CH-噻吩基-构建而成；所述溴代苯基取代的三嗪单体为2,4,6-三(4-溴苯基)-1,3,5-三嗪(3Ph-TA)，噻吩取代的三嗪单体为2,4,6-三(5-溴噻吩-2-基)-1,3,5-三嗪(3Th-TA)。