Polymeric framework materials as noble metal free heterogeneous catalysts

Abstract

4 Abstract A functional triazine-based polymer framework with embedded copper (Cu) nanoparticles (Cu@TzP) is obtained from a one-pot, "wet" chemistry process that is easily scaled up to industrial demand. The polymer framework has permanent, guest-accessible microporosity and can be obtained as a membrane with 124 m2 g-1 , or as a bulk powder with 660 m2 g-1 (by Ar sorption). The Cu nanoparticles are generated in situ during the formation process of the polymer framework, and they serve as ideal, heterogenised active sites for C-N bond formation and enzyme-mimetic peroxidase catalysis. Further, we tune the porosity of the polymeric support matrix by thermal tempering (carbonisation). It turns out, that Cu@TzP performs best as a peroxidase-mimic in the form of a thin, accessible flake with 2 nm-sized Cu nanoparticles (NPs). Although no records were broken in terms of catalytic activity, we establish an attractive design principle of a scalable membrane support for noble-metal free catalysis.

5 Abstrakt Funkční polymerní struktury obsahující triazinové motivy s včleněnými nanočásticemi mědi (Cu@TzP) je získána pomocí "mokrého" chemického procesu odehrávajícího se v jedné baňce a který je jednoduše použitelný i pro větší industriální aplikace. Polymerní struktura má stálou, dostupní mikro porositu a může být získána jako membrána s povrchem 124 m2 g-1 , anebo jako prášek s povrchem 660 m2 g-1 (určeno pomocí Ar sorpce). Měděné nanočástice jsou generovány in situ v procesu formace polymerní struktury a slouží jako ideální, heterogenní aktivní místo pro tvorbu vazeb C-N a enzymovou imitaci peroxidázy. Dále, upravíme velikost povrchu polymerní struktury pomocí termálního zahřívání (karbonizace). Ukázalo se, že Cu@TzP dosahuje nejlepší výsledky jako peroxidázový materiál ve formě tenkých, dostupných membrán s měděnými nanočásticemi velikosti 2 nm. I když náš výzkum nepřelomil žádný rekord v oblasti katalýzy, připravili jsem zajímavý princip pro škálovatelnou přípravu membránového nosiče pro katalýzu bez použití ušlechtilých kovů.