本技术介绍了一种聚乙烯亚胺-聚庚嗪酰亚胺复合新材料及其制备技术,该技术属于有机聚合物复合材料领域。制备过程涉及将熔融盐混合物与聚庚嗪酰亚胺材料混合,形成具有特定性能的复合材料,可广泛应用于多个领域。
背景技术
过氧化氢是一种用途广泛的重要化学试剂和工业品,被广泛应用于多个领域。过氧化氢具有较强的氧化性和弱酸性特征,常用于漂白、化学合成、消毒以及水处理等。特别是在废水处理和污染治理中,过氧化氢作为高效氧化剂能够有效分解水体中的有机污染物,同时其副产物仅为水,因此被认为是一种环保的选择。随着环境友好技术的发展、对清洁和消毒需求的增加,以及在电子制造、造纸和水处理等行业中的应用日益广泛,全球对过氧化氢的需求呈现稳步上升趋势。
目前,全球超过95%的过氧化氢是通过蒽醌法制备的。这一方法以蒽醌分子为循环载体,通过催化氢化和氧化反应实现过氧化氢的生产。蒽醌分子在反应中表现出优异的稳定性,可反复循环使用,且反应的化学选择性较高,所生产的过氧化氢纯度较高,能够广泛适用于各类工业需求。然而,该方法也存在显著的不足之处,包括能源消耗大、设备投资昂贵以及工艺复杂。该工艺涉及氢气的使用,进一步提升了操作复杂性和安全管理难度。整个反应过程中,对工艺条件的控制精度要求较高,包括温度、压力和催化剂活性等多个关键因素,这使得该方法技术门槛较高,难以实现普及化或更广范围的应用。随着全球对气候变暖和能源紧缺问题的持续关注,传统高能耗、高成本的生产方式正面临重大挑战。因此,研发一种绿色、经济且高效的过氧化氢制备工艺尤为重要。
基于光催化过氧化氢生成的技术由于其无二次污染、安全且低能耗而受到广泛关注。其中,太阳光作为唯一能量来源,基于光催化剂将空气中的氧气和易得的水催化反应生成过氧化氢,是一种面向碳中和的颇具吸引力的途径。目前,光催化生成过氧化氢的催化剂主要分为无机半导体光催化剂和有机半导体光催化剂;其中,聚庚嗪酰亚胺作为一种高结晶度的有机共轭聚合物光催化剂,具有良好的光吸收性能和光生载流子迁移能力,是光催化生成过氧化氢的合适候选催化剂。虽然聚庚嗪酰亚胺能够有效活化分子氧生成过氧化氢中间体超氧自由基,但是超氧自由基在其表面的质子化过程常受到限制,降低了生成过氧化氢的选择性,阻碍了高效过氧化氢的生成。
基于以上背景,如何设计开发一种基于聚庚嗪酰亚胺的高效半导体催化剂材料,其具有高效活化分子氧的活性位点且能够促进超氧自由基质子化过程,是实现高效光催化过氧化氢生成的关键。该催化剂材料的设计与合成方法的开发将产生重大能源及环境意义,同时具有巨大商业化前景。
实现思路