[发明专利]一种含氟硼吡咯类光敏剂的多相光催化剂

说明书

本发明提供了一种含氟硼吡咯类光敏剂的多相光催化剂，所述催化剂以氟硼吡咯类光敏剂为活性位点，以丙烯酸酯聚合物为基体，所述活性位点以共价键形式连接于所述基体上；所述催化剂由聚合单体聚合而成，所述聚合单体包括含有丙烯酸酯基的氟硼吡咯及丙烯酸酯类化合物。本发明通过将氟硼吡咯类光敏剂以共价键形式束缚于丙烯酸酯聚合物基体上，一方面提高了多相催化剂的稳定性，另一方面减少了由于分子间碰撞而导致的能量损耗，使其催化性能更好的发挥。本发明构筑的多孔空心球型多相光催化剂，解决了由于光穿透性差而导致材料中心活性位点冗余的问题，极大提高了光能的利用率。将该多相光催化剂应用于光催化反应中，显著提高了催化效率。

技术领域

本发明属于功能复合材料领域，更具体的说是一种以氟硼吡咯类光敏剂为活性位点，以丙烯酸酯聚合物为基体的多相光催化剂。

背景技术

光能是地球上最重要的能量来源之一，利用光能进行化学反应为原本需要在复杂条件下进行的化学转化提供了更加温和快捷的特殊反应途径。迄今为止，由于均相光催化体系的分散效果好、光照均匀、反应效率高而致使其发展迅速。然而均相光催化中存在着一个非常大的弊端，催化剂特别是常用的贵金属催化剂不能被方便快捷地回收并再利用，这使得多相光催化逐渐走入了科学家们的视野。

然而目前多相光催化中存在着一些问题亟待解决，例如：催化剂循环利用次数仍不高，存在催化位点流失或光漂白严重的问题；催化剂为纳米颗粒或不规则粉末，难以分离，需进一步采取沉降、过滤的方式进行体系分离并回收催化剂；催化剂内部或反应体系中心由于光难以到达而很难参与反应；多相催化剂在溶液中的分散没有均相好，传质效果差，从而导致其反应效率往往不如均相催化。

在多相光催化中，催化活性位点即光敏剂在基体上的固定化情况直接影响着催化剂的性能以及稳定性。分子间作用力，封装，包覆是常用的固定活性位点的手段(Han，X.；Bourne，R.A.；Poliakoff，M.；George，M.W.Chem.Sci.2011，2，1059-1067；Becker-Jahn，J.；Griebel，J.；Glaβ，S.；Langowski，P.；Nieβ，S.；Schulze，A.Catal.Today 2021，364，256-262；Huang，L.；Li，Z.；Zhao，Y.；Yang，J.；Yang，Y.；Pendharkar，A.I.；Zhang，Y.；Kelmar，S.；Chen，L.；Wu，W.；Zhao，J.；Han，G.Adv.Mater.2017，29，1604789.)，然而这样的手段并不牢固，活性位点容易流失。

因而，发明一种催化剂稳固性好、负载量可调，且在仅负载极少量催化剂的情况下就具有优异催化效果的催化剂至关重要。

发明内容

为了克服上述问题，本发明提供了一种含氟硼吡咯类光敏剂的多相光催化剂。

本发明的技术方案如下：

一方面，本发明提供了一种含氟硼吡咯类光敏剂的多相光催化剂，所述催化剂以氟硼吡咯类光敏剂为活性位点，以丙烯酸酯聚合物为基体，所述活性位点以共价键形式连接于所述基体上；所述催化剂由聚合单体聚合而成，所述聚合单体包括含有丙烯酸酯基的氟硼吡咯及丙烯酸酯类化合物。

可选地，催化剂形貌为空心无孔球、空心有孔球、实心无孔球或实心有孔球。

所述含有丙烯酸酯基的氟硼吡咯具有：氟硼吡咯基团、丙烯酸酯基团，其结构式分别如下：

丙烯酸酯基团选自如下结构：

氟硼吡咯基团为如下结构：