KR20210020693A - Photocatalyst Including conjugate polymer introduced absorption member and photocatalytic reaction using the same - Google Patents

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KR20210020693A
KR20210020693A KR1020190100555A KR20190100555A KR20210020693A KR 20210020693 A KR20210020693 A KR 20210020693A KR 1020190100555 A KR1020190100555 A KR 1020190100555A KR 20190100555 A KR20190100555 A KR 20190100555A KR 20210020693 A KR20210020693 A KR 20210020693A
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이택승
조선영
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충남대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to use of an absorption member-like photocatalyst using a conjugated polymer for organic dye decomposition and organic synthesis. Particularly, a conjugated polymer capable of absorbing solar light and generating active oxygen species is synthesized, and a solution of the conjugated polymer is introduced to an absorption member, such as filter paper, to obtain a photocatalyst. Then, the photocatalyst can be used for decomposition of Rhodamin B, an organic dye, or for reduction of nitrophenol and oxidation of benzylamine. In addition, according to the present invention, since the conjugated polymer is incorporated to an absorption member, not a solid phase or solution phase, the photocatalyst can be operated with ease during the photocatalytic reaction, can be recycled, and can be recovered with ease after the reaction. Therefore, the conjugated polymer-containing sheet-like photocatalyst can be used for decomposition of pollutants, such as organic dyes, and for organic synthesis including oxidization or reduction of organic materials, and can be applied to inexpensive high-efficiency photocatalyst materials, since it can be recycled.

Description

공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매 및 이를 이용한 광촉매 반응 { Photocatalyst Including conjugate polymer introduced absorption member and photocatalytic reaction using the same }Photocatalyst Including conjugate polymer introduced absorption member and photocatalytic reaction using the same {Photocatalyst Including conjugate polymer introduced absorption member and photocatalytic reaction using the same}

본 발명은 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매 및 이를 이용한 광촉매 반응에 관한 것으로서, 특히 유기염료 분해, 유기화합물의 산화/환원 반응에 적용이 가능하고, 회수가 용이하고, 재사용이 가능한 흡수부재형 광촉매에 관한 것이다. The present invention relates to an absorption member-type photocatalyst using a conjugated polymer and a photocatalytic reaction using the same, in particular, an absorption member type that can be applied to decomposition of organic dyes and oxidation/reduction reactions of organic compounds, and is easy to recover and reuse. It relates to a photocatalyst.

공액화 고분자는 구조적으로 p-오비탈이 중첩되며 포화 결합과 불포화 결합이 교대로 존재하고 있어 도핑 시 전기전도성이 발생되어 반도체적 특성을 나타내는 재료이다. 이러한 반도체적 특성을 응용하여 유기 발광 소자, 광 기록재료, 유기 박막 트랜지스터, 유기 태양전지와 같은 전자 재료분야나, pH, 온도, 빛, 이온과 같은 외부환경의 자극에 의해 산화-환원 전위차 또는 흡수-방출 스펙트럼의 변화로 감지할 수 있는 화학-바이오 센서재료 분야 등에 활발히 적용되고 있다.Conjugated polymers are structurally superimposed p-orbitals and alternately present saturated bonds and unsaturated bonds, so that when doped, electrical conductivity is generated and thus exhibits semiconductor properties. By applying these semiconductor properties, the oxidation-reduction potential difference or absorption by stimulation of external environments such as pH, temperature, light, and ions, or in the field of electronic materials such as organic light emitting devices, optical recording materials, organic thin film transistors, and organic solar cells. -It is actively applied in the field of chemical-bio sensor materials that can be detected by changes in emission spectrum.

한편, 최근 공액화 고분자를 기반으로 하는 반도체 광촉매 재료의 연구가 각광을 받고 있으며, 이러한 공액화 고분자는 화학적인 구조의 설계부터 에너지 밴드갭과 전기적인 특성을 조절할 수 있는 장점이 있다. Meanwhile, research on semiconductor photocatalytic materials based on conjugated polymers has recently been in the spotlight, and such conjugated polymers have the advantage of being able to control energy band gaps and electrical properties from the design of a chemical structure.

이러한 반도체 광촉매는 태양에너지를 화학에너지로 전환할 수 있는 재료이며, 염료나 저분자 유기 화합물과 같은 환경오염물질을 분해할 수 있고, 세균이나 미생물을 분해할 수 있는 자정기능 소재로 그 응용분야가 다양하다. 상기 분해반응은 대부분의 경우 광촉매의 표면에서 생성된 활성산소종(reactive oxygen species; ROS)의 강력한 산화력에 기인하나, 전체적인 메커니즘은 활성산소종 뿐만 아니라 가전자대 정공, 전도대 전자 등이 관련되는 일련의 산화환원 표면반응이 복잡하게 연계되어 일어난다. 반도체 광촉매는 빛을 흡수하여 가전자대로부터 전도대로 전자를 여기시키고, 이때 생성된 전하쌍이 계면으로 이동하여 전자 전이를 일으킴으로써, 다양한 종류의 산화/환원 반응을 수반한다. 광촉매 반응은 반도체의 밴드갭 에너지 흡수에 따른 전하쌍의 생성과 뒤이어 일어나는 계면에서의 전자전달이 핵심인데, 이러한 밴드갭 에너지 흡수는 공액화 고분자의 구조 설계를 다변화함으로써 제어할 수 있다. 또한 상기 활성산소종은 산소원자를 포함한 화학적으로 반응성이 있는 분자로, 그 종류는 superoxide(O2 -), 과산화수소(H2O2), 하이드록시 라디칼(·OH) 등이 있다. This semiconductor photocatalyst is a material that can convert solar energy into chemical energy, and can decompose environmental pollutants such as dyes and low molecular weight organic compounds, and is a self-cleaning material capable of decomposing bacteria and microorganisms. Do. In most cases, the decomposition reaction is due to the strong oxidizing power of reactive oxygen species (ROS) generated on the surface of the photocatalyst, but the overall mechanism is a series of reactive oxygen species as well as valence band holes, conduction band electrons, etc. The redox surface reaction occurs in a complex connection. The semiconductor photocatalyst absorbs light and excites electrons from the valence band to the conduction band, and the generated charge pair moves to the interface to cause electron transfer, and thus various kinds of oxidation/reduction reactions are involved. The photocatalytic reaction is key to the generation of charge pairs due to the absorption of bandgap energy of a semiconductor and electron transfer at the subsequent interface. The absorption of such bandgap energy can be controlled by diversifying the structural design of the conjugated polymer. In addition, the active oxygen species is a molecule that is reactive with a chemical containing an oxygen atom, the kind of superoxide (O 2 -) and the like, hydrogen peroxide (H 2 O 2), hydroxyl radicals (· OH).

한편 강력한 산화능력을 갖고 있는 활성산소는 환경분야에서 매우 중요한 요소로 여겨지는데, 물을 사용하는 반응계나 또는 유기용매에 녹아있는 용존산소에 의해서 생성된 활성산소를 이용하여 염료를 산화시켜 분해할 수 있고, 활성산소종을 매개로 하여 유기합성을 하는 등 친환경적인 산화제라 할 수 있다. 따라서 활성산소종을 방출할 수 있는 광촉매는 빛만 있으면 상온 상압의 조건 하에서 촉매반응을 유도할 수 있는 점이 실용적 환경정화 기술로서의 커다란 장점이라 할 수 있다.On the other hand, active oxygen, which has a strong oxidizing ability, is considered to be a very important factor in the field of environment, and it can be decomposed by oxidizing dyes using reactive oxygen produced by dissolved oxygen dissolved in an organic solvent or a reaction system using water. In addition, it can be said to be an eco-friendly oxidizing agent such as organic synthesis through active oxygen species. Therefore, the fact that a photocatalyst capable of releasing reactive oxygen species can induce a catalytic reaction under the conditions of room temperature and pressure with only light is a great advantage as a practical environmental purification technology.

그러나, 이제까지 연구된 대부분의 광촉매 재료는 주로 용액에서 사용하거나, 고체를 분산시키거나, 글라스 슬라이드에 코팅 또는 증착시켜 사용하는 것이 대부분이다. 그런데 용액에서 사용하는 경우, 광촉매가 용매에 용해된 상태에서 사용이 가능하기 때문에 그 사용이 제한되고, 고체를 분산시키는 콜로이드의 경우, 여과하거나 원심분리 등 부가적인 공정이 수반되며, 반응 후 폐기 시 폐액 내에 콜로이드 상태로 존재하기 때문에 환경적인 측면에서 단점으로 작용한다. 글라스 슬라이드를 사용하는 경우, 코팅을 위해 촉매 재료를 용융시키거나 용매에 녹여 사용해야는 번거로움이 있으며, 촉매 재료가 반응계의 매질에 침투할 수 없기 때문에 표면적인 측면에서 불안정성이 단점으로 작용한다. However, most of the photocatalytic materials studied so far are mainly used in a solution, dispersed in a solid, or coated or deposited on a glass slide. However, in the case of use in a solution, the use of the photocatalyst is limited because it can be used in a state in which it is dissolved in a solvent. In the case of colloids that disperse solids, additional processes such as filtration or centrifugation are involved. Because it exists in a colloidal state in the waste fluid, it acts as a disadvantage in terms of environment. In the case of using a glass slide, it is cumbersome to melt the catalyst material for coating or to dissolve it in a solvent, and since the catalyst material cannot penetrate the medium of the reaction system, instability acts as a disadvantage in terms of surface area.

현재까지는 광촉매 재료의 광촉매 성능과 형태학적 연구 등 재료 자체에 대한 개발에 초점이 맞춰져 있으며, 광촉매 반응 후 회수 공정이나, 재사용 방법, 광촉매 사용의 용이성을 위한 고정화 방법 등과 같은 기술개발은 미비한 실정이다. Until now, the focus has been on the development of the material itself, such as photocatalytic performance and morphological studies of photocatalytic materials, and technology development such as a recovery process after photocatalytic reaction, a reuse method, and an immobilization method for ease of use of a photocatalyst is insufficient.

따라서, 본 발명은 태양광의 조사시 활성산소종을 생성함으로써, 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자를 합성하고, 이를 이용하여 사용후 회수가 용이하고 재사용이 가능도록 흡수부재에 도입한 흡수부재형 광촉매를 제시하고, 또한 상기 흡수부재형 광촉매를 이용한 광촉매 반응을 제시하고자 한다.Accordingly, the present invention synthesizes a conjugated polymer having a photocatalytic function by generating active oxygen species upon irradiation with sunlight, and uses this to create an absorbing member-type photocatalyst introduced into an absorbing member to facilitate recovery and reuse after use. And also to present a photocatalytic reaction using the absorption member type photocatalyst.

(선행문헌 0001) 한국공개특허 제2012-0075321호: 광촉매 활성을 갖는 금 클러스터 이산화티타늄 나노 복합체, 그 제조방법 및 이를 이용한 유기염료 분해방법(Prior Literature 0001) Korean Patent Publication No. 2012-0075321: Gold cluster titanium dioxide nanocomposite having photocatalytic activity, a method for preparing the same, and a method for decomposing organic dyes using the same (선행문헌 0002) 한국공개특허 제2012-0051296호: 광촉매 산화반응을 이용한 반응성 안트라퀴논 염료 폐수의 색도 제거방법 및 장치(Prior Document 0002) Korean Patent Application Publication No. 2012-0051296: Method and apparatus for removing chromaticity of reactive anthraquinone dye wastewater using photocatalytic oxidation (선행문헌 0003) 한국공개특허 제2012-0010300호: 광촉매 반응장치(Prior Document 0003) Korean Patent Publication No. 2012-0010300: Photocatalytic reaction device

본 발명은 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매를 제조하고, 이를 이용한 광촉매 반응을 제공하려는 것을 목적으로 한다. 보다 상세하게 본 발명은 태양광의 조사하에서 활성산소종을 생성함으로써 염료의 분해와 유기화합물의 산화/환원 반응에 이용이 가능한 광촉매를 제시하고, 또한 이를 이용하여 회수 및 재사용이 가능한 흡수부재형 광촉매의 제조방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다. An object of the present invention is to prepare an absorption member-type photocatalyst using a conjugated polymer, and to provide a photocatalytic reaction using the same. In more detail, the present invention proposes a photocatalyst that can be used for decomposition of dyes and oxidation/reduction reactions of organic compounds by generating active oxygen species under irradiation of sunlight, and the absorption member-type photocatalyst that can be recovered and reused by using the same Its purpose is to provide a manufacturing method.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자가 흡수부재에 도입된 흡수부재형 광촉매는, 아래의 화학식 1 또는 화학식 2의 구조를 갖는 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자; 및 상기 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자가 도입된 흡수부재;를 포함하는 것이 바람ㅈ직하다.The absorbent member-type photocatalyst in which the conjugated polymer having a photocatalytic function of the present invention is introduced into the absorbing member for achieving the above object includes: a conjugated polymer having a photocatalytic function having a structure represented by Formula 1 or Formula 2 below; And an absorption member into which the conjugated polymer having the photocatalytic function is introduced.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00002
Figure pat00002

또한 상기 흡수부재는 부직포, 직포, 패드 및 여과지 중 어느 하나인 것이 바람직하다.In addition, the absorbent member is preferably any one of non-woven fabric, woven fabric, pad, and filter paper.

또한 본 발명의 흡수부재형 광촉매를 이용하는 광촉매 반응은, 유기염료의 분해반응, 유기 화합물의 산화반응, 유기 화합물의 환원반응 중 어느 하나이며, 상기 유기염료는 로다민 B(Rhodamine B), 메틸렌블루(methylene blue), 메틸오렌지(methylorange) 중 어느 하나이며, 상기 유기 화합물의 산화반응은 밴즈알데하이드 유도체, 벤질아민 유도체 및 퓨로산 중 어느 하나를 대상으로 하는 것이 바람직하다. 또한 유기 화합물의 환원반응은 4-나이트로페놀을 대상으로 하는 것이 바람직하다. In addition, the photocatalytic reaction using the absorption member type photocatalyst of the present invention is one of a decomposition reaction of an organic dye, an oxidation reaction of an organic compound, and a reduction reaction of an organic compound, and the organic dye is Rhodamine B (Rhodamine B) and methylene blue. It is any one of (methylene blue) and methylorange, and the oxidation reaction of the organic compound is preferably targeting any one of a benzaldehyde derivative, a benzylamine derivative, and a furoic acid. In addition, it is preferable that the reduction reaction of the organic compound targets 4-nitrophenol.

그리고 본 발명의 흡수부재형 광촉매의 제조방법은, 공액화 고분자를 제조하는 제 1 단계(S100); 제 1 단계에서 제조된 공액화 고분자를 유기용매에 녹여 공액화 고분자 용액을 제조하는 제 2 단계(S200); 제 2 단계에서 제조된 상기 공액화 고분자 용액을 흡수부재에 도입하는 제 3 단계(S300); 및 제 3 단계에서 제조된 상기 공액화 고분자 용액이 흡수된 흡수부재를 열처리하는 제 4 단계(S400);를 포함하는 것이 바람직하다.And the manufacturing method of the absorption member-type photocatalyst of the present invention, the first step (S100) of manufacturing a conjugated polymer; Dissolving the conjugated polymer prepared in the first step in an organic solvent to prepare a conjugated polymer solution   second step (S200); A third step (S300) of introducing the conjugated polymer solution prepared in the second step into an absorbent member; And a fourth step (S400) of heat-treating the absorbent member in which the conjugated polymer solution prepared in the third step is absorbed.

본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매는 용매에 용해하여 사용하는 용액상 광촉매 또는 용매에 분산시켜 사용하는 분산상 광촉매와 달리 흡수부재에 공액화 고분자를 흡수시켜 사용이 가능하므로, 반응계 내에서 젖음성이 우수하고, 반응물과 공액화 고분자와 상호작용과 반응표면적이 증가하여 촉매효율이 향상된다. 또한, 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자를 흡수부재에 고정화시킴으로써 산란(scattering)에 의하여 빛을 다시 재흡수하는 과정을 반복하기 때문에 공액화 고분자를 단일 형태로 사용 하는 것에 비하여 높은 촉매효율을 나타낸다. 한편, 흡수부재에 원하는 양의 공액화 고분자를 흡수시킬 수 있기 때문에 제조과정이 간단하고 편리하며, 필요에 따라서 흡수부재의 모양을 자유자재로 변형시킬 수 있으므로 응용범위가 넓은 장점이 있다.The absorption member-type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention can be used by absorbing the conjugated polymer in the absorbing member, unlike a solution photocatalyst used by dissolving in a solvent or a dispersed photocatalyst used by dispersing in a solvent. It has excellent wettability, and the catalytic efficiency is improved by increasing the reaction surface area and interaction with the reactant and the conjugated polymer. In addition, since the process of reabsorbing light again by scattering by immobilizing the conjugated polymer having a photocatalytic function on the absorbing member is repeated, the catalytic efficiency is higher than that of using the conjugated polymer in a single form. On the other hand, since a desired amount of the conjugated polymer can be absorbed into the absorbent member, the manufacturing process is simple and convenient, and the shape of the absorbent member can be freely modified as necessary, thereby providing a wide range of applications.

그리고, 본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매는 흡수부재를 상업적으로 쉽게 구할 수 있는 부직포, 직포 등과 같은 재료를 사용하게 되므로, 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매를 반응에 사용한 뒤 회수가 용이하고, 또한 이를 세척 후 건조하여 재사용할 수 있으므로 경제적 절감효과가 매우 큰 효과를 갖는다. In addition, since the absorbing member-type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention uses a material such as non-woven fabric or woven fabric, which can be easily obtained commercially, the absorbing member-type photocatalyst using the conjugated polymer is used for the reaction and then recovered. It is easy to use, and since it can be dried and reused after washing, economical savings are very effective.

도 1은 본 발명에 따른 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매의 제조방법에 대한 흐름도이며,
도 2는 본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매의 재사용에 따른 염료분해율(%)을 나타내는 그래프이며,
도 3은 본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매의 재사용에 따른 전환율(%)을 나타내는 그래프이다.
1 is a flow chart for a method of manufacturing an absorption member-type photocatalyst using a conjugated polymer according to the present invention,
Figure 2 is a graph showing the dye decomposition rate (%) according to reuse of the absorption member-type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention,
3 is a graph showing the conversion rate (%) according to reuse of the absorbing member type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하면 다음과 같다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있는 것으로, 이하의 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. 또한 설명의 편의를 위하여 도면에서는 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 도면들에 있어서, 예를 들면, 제조 기술 및/또는 공차(tolerance)에 따라, 도시된 형상의 변형들이 예상될 수 있다. 따라서, 본 발명은 본 명세서에 도시된 영역의 특정 형상에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, and the following embodiments make the disclosure of the present invention complete, and the scope of the invention to those of ordinary skill in the art. It is provided to fully inform you. In addition, in the drawings for convenience of description, the size of the components may be exaggerated or reduced. In the drawings, for example, depending on manufacturing techniques and/or tolerances, variations of the illustrated shape can be expected. Accordingly, the present invention should not be construed as being limited to the specific shape of the region shown in the present specification, but should include, for example, a change in shape resulting from manufacturing.

이하에서 본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매 및 이를 이용한 광촉매 반응에 대하여 상세히 설명한다.Hereinafter, an absorption member-type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention and a photocatalytic reaction using the same will be described in detail.

본 발명에서 공액화 고분자는 태양광 하에서 활성산소종(reactive oxygen species; ROS)를 생성함으로써 광촉매 기능을 갖는 고분자이며, 상기 공액화 고분자를 흡수부재에 도입함으로써 회수가 용이하고 재사용이 가능한 것을 특징으로 한다. In the present invention, the conjugated polymer is a polymer having a photocatalytic function by generating reactive oxygen species (ROS) under sunlight, and by introducing the conjugated polymer into the absorbing member, it is easy to recover and reuse. do.

그리고 본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매를 이용한 광촉매 반응은 유기염료의 분해반응과, 유기화합물의 산화 또는 환원반응을 포함한다. 이때 상기 유기염료는 로다민 B, 메틸렌블루, 메틸오렌지 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 산화반응에 사용되는 유기화합물은 벤질아민(benzylamine) 유도체, 벤즈알데하이드(benzaldehyde), 퓨로산(furoic acid) 유도체 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 환원반응에 사용되는 유기화합물은 4-나이트로페놀 유도체 중 어느 하나인 것이 바람직하다.In addition, the photocatalytic reaction using the absorption member type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention includes a decomposition reaction of an organic dye and an oxidation or reduction reaction of an organic compound. At this time, the organic dye is preferably any one of rhodamine B, methylene blue, and methyl orange, and the organic compound used in the oxidation reaction is a benzylamine derivative, benzaldehyde, or furoic acid. Any one of the derivatives is preferred, and the organic compound used in the reduction reaction is preferably any one of the 4-nitrophenol derivatives.

본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매를 제조하기 위한 공액화 고분자는 하기 화학식 1 또는 2로 표시되는 반복단위로 구성된 화합물인 것이 바람직하다.The conjugated polymer for preparing the absorbent member-type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention is preferably a compound composed of a repeating unit represented by the following formula (1) or (2).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00003
Figure pat00003

상기 화학식 1에서 Z는 C, CR1R2, N, S, O, NR3, SO2이고, R1, R2, R3은 서로 상이하거나 동일하며, 각각 독립적으로 하나 이상의 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄인 탄소수가 1 내지 12의 알킬기 또는 알콕시기이다. In Formula 1, Z is C, CR 1 R 2 , N, S, O, NR 3 , SO 2 , and R 1 , R 2 , R 3 are different from each other or the same, and each independently one or more halogens are substituted or It is an unsubstituted linear or branched alkyl group or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00004
Figure pat00004

상기 화학식 2에서 R4, R5는 H, OR6, R7 이고, R6, R7은 서로 상이하거나 동일하며, 각각 독립적으로 하나 이상의 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄인 탄소수가 1 내지 12인 알킬기 또는 알콕시기이다. 바람직하게는, R4, R5는 n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-데실, n-도데실, n-에틸헥실, n-헥실옥시, n-헵틸옥시, n-옥틸옥시, n-데실옥시 및 2-에틸헥실옥시로 이루어진 군으로부터 선택되거나 조합하여 선택될 수 있다. X와 Y의 값은 각 반복 단위의 조성을 몰분율로 나타낸 것으로서 X는 0 내지 0.99의 실수이고, Y는 1-X이다.In Formula 2, R 4 , R 5 are H, OR 6 , R 7 , R 6 , R 7 are different from each other or the same, and each independently has one or more halogen substituted or unsubstituted linear or branched carbon atoms It is an alkyl group or an alkoxy group of 1 to 12. Preferably, R 4 , R 5 is n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-decyl, n-dodecyl, n-ethylhexyl, n-hexyloxy, n-heptyloxy, n-octyloxy, n-decyloxy And 2-ethylhexyloxy, or may be selected in combination. The values of X and Y represent the composition of each repeating unit in mole fraction, where X is a real number from 0 to 0.99, and Y is 1-X.

또한 상기 화학식 1 또는 하기 화학식 2에서 Ar은

Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
중 어느 하나이다.In addition, Ar in Formula 1 or Formula 2 below is
Figure pat00005
,
Figure pat00006
,
Figure pat00007
,
Figure pat00008
,
Figure pat00009
,
Figure pat00010
Is either.

또한, 상기 공액화 고분자의 분자량은 특별히 한정되지 않으나, 수평균분자량이 3,000 내지 100,000인 것이 바람직하며, 용해도 등 그 용도에 요구되는 특성에 따라 상기 수평균분자량의 범위를 적절히 조절하여 사용할 수 있다. In addition, the molecular weight of the conjugated polymer is not particularly limited, but it is preferable that the number average molecular weight is 3,000 to 100,000, and the range of the number average molecular weight may be appropriately adjusted according to the properties required for the application such as solubility.

본 발명에서 사용되는 상기 화학식 1 또는 2로 표시되는 공액화 고분자는 스즈키 커플링(Suzuki Coupling) 반응에 의해 제조된 것이나, 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 합성경로를 통해 제조될 수 있다.The conjugated polymer represented by Formula 1 or 2 used in the present invention is prepared by a Suzuki Coupling reaction, but is not limited thereto and may be prepared through various synthesis routes.

본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매의 제조방법은 다음과 같다. 즉, 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 흡수부재형 광촉매의 제조방법은 공액화 고분자를 제조하는 제 1 단계(S100); 제 1 단계에서 제조된 공액화 고분자를 유기용매에 녹여 공액화 고분자 용액을 제조하는 제 2 단계(S200); 제 2 단계에서 제조된 상기 공액화 고분자 용액을 흡수부재에 도입하는 제 3 단계(S300); 및 제 3 단계에서 제조된 상기 공액화 고분자 용액이 흡수된 흡수부재를 열처리하는 제 4 단계(S400);를 포함하는 것이 바람직하다. A method of manufacturing an absorption member-type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention is as follows. That is, as shown in FIG. 1, the method of manufacturing an absorbing member-type photocatalyst of the present invention includes a first step (S100) of preparing a conjugated polymer; Dissolving the conjugated polymer prepared in the first step in an organic solvent to prepare a conjugated polymer solution   second step (S200); A third step (S300) of introducing the conjugated polymer solution prepared in the second step into an absorbent member; And a fourth step (S400) of heat-treating the absorbent member in which the conjugated polymer solution prepared in the third step is absorbed.

상기 제 2 단계에서 사용하는 유기용매는 클로로포름 (chloroform), 테트라하이드로퓨란 (tetrahydrofuran), 메틸렌클로라이드 (methylenechlororide) 등 이고, 상기 제 3 단계에서 사용하는 흡수부재는 직포, 부직포, 패드, 여과지 등 공액화 고분자를 흡수할 수 있는 흡수부재이면 가능하다. 또한 제 4 단계에서 열처리는 상기 유기용매의 끓는점 이상인 80 내지 120℃ 인 것이 적절하고, 열처리 시간은 2시간 내지 6시간인 것이 바람직하다. The organic solvent used in the second step is chloroform, tetrahydrofuran, methylene chloride, and the like, and the absorbent member used in the third step is conjugated to woven fabric, non-woven fabric, pad, filter paper, etc. Any absorbent member capable of absorbing a polymer is possible. In addition, in the fourth step, the heat treatment is preferably 80 to 120°C, which is higher than or equal to the boiling point of the organic solvent, and the heat treatment time is preferably 2 to 6 hours.

또한, 상기 흡수부재는 반응 용기에 들어가면서 반응용액에 충분히 침지가 될 수 있도록 해야하므로, 20 ml 바이알(vial) 기준으로 1cm x 1cm인 것이 바람직하다.In addition, since the absorbent member must be sufficiently immersed in the reaction solution while entering the reaction vessel, it is preferable that it is 1cm x 1cm based on a 20 ml vial.

또한 본 발명의 흡수부재형 광촉매를 사용한 광촉매 반응은 다음과 같이 진행될 수 있다. 즉, 제조된 흡수부재형 광촉매를 유기염료 수용액 또는 산화/환원반응의 반응용액이 담긴 20 ml의 바이알에 침지한 뒤, 교반하면서 솔라 시뮬레이터로 광조사한다. 여기서 솔라 시뮬레이터와 바이알의 거리는 5~10 cm이고, 광원의 세기는 5~10 mA의 범위이며, 시간 별로 반응용액을 회수하여 UV/Vis 흡수스펙트럼 또는 핵자기공명분광(nuclear magnetic resonance; NMR) 스펙트럼으로 염료의 분해 또는 산화/환원반응의 생성물을 확인한다. 또한 반응과정을 박막층크로마토그래피(thin layer chromatography; TLC)로 확인하는 것도 가능하다. In addition, the photocatalytic reaction using the absorbing member-type photocatalyst of the present invention may proceed as follows. That is, the prepared absorption member-type photocatalyst is immersed in a 20 ml vial containing an organic dye solution or a reaction solution for oxidation/reduction reaction, and then light irradiated with a solar simulator while stirring. Here, the distance between the solar simulator and the vial is 5 to 10 cm, the intensity of the light source is in the range of 5 to 10 mA, and the reaction solution is recovered by time and the UV/Vis absorption spectrum or nuclear magnetic resonance (NMR) spectrum Check the product of the decomposition or oxidation/reduction reaction of the dye. In addition, it is also possible to confirm the reaction process by thin layer chromatography (TLC).

본 발명의 흡수부재형 광촉매는 재사용이 가능한 특징을 갖는다. 즉, 본 발명의 공액화 고분자는 소수성으로서, 물로 세척시 상기 흡수부재로부터 탈리되지 않고, 상기 흡수부재에 잔존하게 된다. 따라서 반응용액에서 사용된 본 발명의 흡수부재형 광촉매는 사용후에도 흡수부재에 광촉매인 공액화 고분자가 잔존함으로써, 물로 세척후 이를 건조하게 되면 재사용이 가능하게 된다.The absorption member type photocatalyst of the present invention has a feature that can be reused. That is, the conjugated polymer of the present invention is hydrophobic, and does not desorb from the absorbent member when washed with water, and remains in the absorbent member. Therefore, the absorbent member-type photocatalyst of the present invention used in the reaction solution can be reused by drying it after washing with water because the conjugated polymer, which is a photocatalyst, remains in the absorbing member even after use.

또한 광촉매 반응시 광촉매인 공액화 고분자의 광촉매 매커니즘은 다음과 같다. 300~700nm의 파장을 갖는 광원에 의해 공액화 고분자의 가전자대에 존재하는 전자가 전도대로 여기되고, 이 과정에서 발생한 정공과 전자에 의해 주변에 존재하는 삼중항 산소를 활성산소종으로 전환시킨다. 생성된 활성산소종은 강력한 산화제로 작용하기 때문에 로다민 B, 메틸렌블루, 메틸오렌지와 같은 염료를 분해할 수 있을 뿐만 아니라, 벤즈알데하이드의 산화반응에 의한 벤조산 전환, 벤질아민의 산화성 커플링반응에 의한 N-벤질-1-페닐메탄디아민유도체 생성, 수소화붕소나트륨 존재하에 4-나이트로페놀 유도체를 4-아미노페놀로 전환할 수 있다. 또한 퓨로산을 퓨라논으로의 전환이 가능하다.In addition, the photocatalytic mechanism of the conjugated polymer, which is a photocatalyst during the photocatalytic reaction, is as follows. Electrons present in the valence band of the conjugated polymer are excited by a light source having a wavelength of 300 to 700 nm, and the triplet oxygen present in the surroundings is converted into active oxygen species by holes and electrons generated in this process. Since the generated reactive oxygen species act as a strong oxidizing agent, they can decompose dyes such as rhodamine B, methylene blue, and methyl orange, as well as benzoic acid conversion by oxidation of benzaldehyde and oxidative coupling reaction of benzylamine. The resulting N-benzyl-1-phenylmethanediamine derivative can be converted to 4-aminophenol in the presence of sodium borohydride. It is also possible to convert furoic acid to furanone.

이하에서는 본 발명에 대하여 실시예로서 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 이들 실시예는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail as examples. However, these examples are intended to specifically illustrate the present invention, and the scope of the present invention is not limited to these examples.

[제조예 1] 공액화 고분자의 제조(S100)[Preparation Example 1] Preparation of conjugated polymer (S100)

[제조예 1-1] 화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자의 제조[Preparation Example 1-1] Preparation of fluorene-based conjugated polymer of Formula 1

화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 9,9-다이옥틸 플루오렌-2,7-다이보로닉에시드 비스(1,3-프로판디올) 에스터 0.558 g (1 mmol)과 1,4-다이브로모벤젠 0.235.9 g (1 mmol)과 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.059 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 고체를 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 고체를 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하였다. 얻어진 석출물은 수평균 분자량이 10,000이상이며, 녹색의 공액화 고분자를 제조하였다. 9,9-dioctyl fluorene-2,7-diboronic acid bis(1,3-propanediol) ester 0.558 g (1 mmol) and 1, to prepare the fluorene-based conjugated polymer of Formula 1 0.235.9 g (1 mmol) of 4-dibromobenzene and 0.059 g (0.05 mmol) of tetrakis(triphenylphosphine)palladium catalyst were mixed with 10 mL of dehumidified toluene and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 . It was dissolved in the mixed solution and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate a solid, and the precipitate was filtered. The solid obtained by filtration was washed sequentially in the order of methanol, acetone, and water, and dried. The obtained precipitate had a number average molecular weight of 10,000 or more, and a green conjugated polymer was prepared.

상기 제조예 1-1에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-1)에서 Z는 CR1R2이고, 이때 R1, R2는 탄소의 개수가 8개인 알킬기이며, Ar은 벤젠이다. In the conjugated polymer (CP-1) prepared in Preparation Example 1-1, Z is CR 1 R 2, where R 1 and R 2 are alkyl groups having 8 carbons, and Ar is benzene .

그리고 상기와 같이 제조된 CP-1은 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-1 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=7.6~7.8 ppm(10H, 방향족), 3.3 ppm(4H, 알킬기), 2.2 ppm(4H, 알킬기), 2.17 ppm(4H, 알킬기), 1.34-0.94 ppm(22H, 알킬기) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=7.6~7.8 ppm(10H, aromatic), 3.3 ppm(4H, alkyl group), 2.2 ppm(4H, alkyl group), 2.17 ppm(4H, alkyl group), 1.34-0.94 ppm (22H, alkyl group)

[제조예 1-2] 화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자의 제조[Preparation Example 1-2] Preparation of fluorene-based conjugated polymer of Formula 1

화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 9,9-다이옥틸 플루오렌-2,7-다이보로닉에시드 비스(1,3-프로판디올) 에스터 0.558 g (1 mmol)과 5,8-다이브로모퀴녹살린 0.288 g (1 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 톨루엔 5 ml에 녹인 후 2 M K2CO3 3 ml와 물 2 ml를 첨가한 후 Aliquat 336을 2~3 방울 넣고 48 시간 동안 90 ℃에서 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 고체를 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 30,000이상이며, 녹색의 공액화 고분자를 제조하였다. In order to prepare the fluorene-based conjugated polymer of Formula 1, 0.558 g (1 mmol) of 9,9-dioctyl fluorene-2,7-diboronic acid bis(1,3-propanediol) ester and 5, 8-dibromoquinoxaline 0.288 g (1 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst 0.058 g (0.05 mmol) were dissolved in 5 ml of dehumidified toluene, and 2 MK 2 CO 3 3 ml and water After adding 2 ml, 2-3 drops of Aliquat 336 were added and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate a solid, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a green conjugated polymer having a molecular weight of 30,000 or more.

상기 제조예 1-2에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-2)에서 Z는 CR1R2이고, 이때 R1, R2는 탄소의 개수가 8개인 알킬기이며, Ar은 퀴녹실린이다. In the conjugated polymer (CP-2) prepared in Preparation Example 1-2, Z is CR 1 R 2, wherein R 1 and R 2 are an alkyl group having 8 carbons, and Ar is quinoxylin to be.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-2는 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-2 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300MHz, CDCl3) δ = 7.87~7.69 ppm (m, 10H, 방향족), 2.13 ppm (s, 4H, 알킬), 1.28~0.8 ppm (30H, 알킬). 1 H NMR (300MHz, CDCl 3 ) δ = 7.87-7.69 ppm (m, 10H, aromatic), 2.13 ppm (s, 4H, alkyl), 1.28-0.8 ppm (30H, alkyl).

[제조예 1-3] 화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자의 제조[Production Example 1-3] Preparation of fluorene-based conjugated polymer of Formula 1

화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 9,9-다이옥틸 플루오렌-2,7-다이보로닉에시드 비스(1,3-프로판디올) 에스터 0.558 g (1 mmol)과 5,8-다이브로모-2,3-다이페닐퀴녹살린 0.44 g (1 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 톨루엔 5 ml에 녹인 후 2 M K2CO3 3 ml와 물 2 ml를 첨가한 후 Aliquat 336을 2~3 방울 넣고 48 시간 동안 90 ℃에서 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 고체를 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 30,000이상이며, 녹색의 공액화 고분자를 제조하였다. In order to prepare the fluorene-based conjugated polymer of Formula 1, 0.558 g (1 mmol) of 9,9-dioctyl fluorene-2,7-diboronic acid bis(1,3-propanediol) ester and 5, 8-dibromo-2,3-diphenylquinoxaline 0.44 g (1 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst 0.058 g (0.05 mmol) were dissolved in 5 ml of moisture-removed toluene and 2 MK After adding 3 ml of 2 CO 3 and 2 ml of water, 2-3 drops of Aliquat 336 were added and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate a solid, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a green conjugated polymer having a molecular weight of 30,000 or more.

상기 제조예 1-3에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-3)에서 Z는 CR1R2이고, 이때 R1, R2는 탄소의 개수가 8개인 알킬기이며, Ar은 2,3-다이페닐퀴녹살린이다. In the conjugated polymer (CP-3) prepared in Preparation Example 1-3, Z is CR 1 R 2, wherein R 1 and R 2 are an alkyl group having 8 carbons, and Ar is 2, It is 3-diphenylquinoxaline.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-3는 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-3 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300MHz, CDCl3) δ = 7.78~7.64 ppm (m, 18H, 방향족), 2.13 ppm (s, 4H, 알킬) 1.27~0.81 ppm (m, 26H, 알킬). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ = 7.78 to 7.64 ppm (m, 18H, aromatic), 2.13 ppm (s, 4H, alkyl) 1.27 to 0.81 ppm (m, 26H, alkyl).

[제조예 1-4] 화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자의 제조[Production Example 1-4] Preparation of fluorene-based conjugated polymer of Formula 1

화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 9,9-다이옥틸 플루오렌-2,7-다이보로닉에시드 비스(1,3-프로판디올) 에스터 0.558 g (1 mmol)과 4,7-다이브로모벤조[c][1,2,5]싸이아다이아졸 0.294 g (1 mmol)과 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.059 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간 동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. . 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상이며, 노란색의 공액화 고분자를 제조하였다. 9,9-dioctyl fluorene-2,7-diboronic acid bis(1,3-propanediol) ester 0.558 g (1 mmol) and 4, to prepare the fluorene-based conjugated polymer of Formula 1 7-dibromobenzo[c][1,2,5]thiadiazole 0.294 g (1 mmol) and tetrakis(triphenylphosphine)palladium catalyst 0.059 g (0.05 mmol) in 10 mL of moisture removed Was dissolved in a mixed solution of toluene and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 , and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. . The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in the order of methanol, acetone, and water, and then dried to prepare a yellow conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-4에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-4)에서 Z는 CR1R2이고, 이때 R1, R2는 탄소의 개수가 8개인 알킬기이며, Ar은 2,1,3-벤조싸이아다이아졸이다. In the conjugated polymer (hereinafter referred to as CP-4) prepared in Preparation Example 1-4, Z is CR 1 R 2, wherein R 1 and R 2 are an alkyl group having 8 carbons, and Ar is 2, It is 1,3-benzothiadiazole.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-4는 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-4 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=8.06 ppm(8H, 방향족), 3.32 ppm(4H, 알킬), 2.17 ppm (4H, 알킬), 1.3~0.94(m, 26H, 알킬). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=8.06 ppm (8H, aromatic), 3.32 ppm (4H, alkyl), 2.17 ppm (4H, alkyl), 1.3-0.94 (m, 26H, alkyl).

[제조예 1-5] 화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자의 제조[Production Example 1-5] Preparation of fluorene-based conjugated polymer of Formula 1

화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 2,7-다이브로모-9,9-비스(6-브로모헥실)플루오렌 0.65g (1 mmol)과 4,7-비스[5-(4,4,5,5-테트라메틸-1,3,2-다이옥사보로란-2-일)싸이오펜-2-일]벤조-2,1,3-싸이아다이아졸 0.552g (1 mmol)과 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.059 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상이며, 적색의 공액화 고분자를 제조하였다. In order to prepare the fluorene-based conjugated polymer of Formula 1, 0.65 g (1 mmol) of 2,7-dibromo-9,9-bis(6-bromohexyl)fluorene and 4,7-bis[5-( 4,4,5,5-tetramethyl-1,3,2-dioxaborolan-2-yl)thiophen-2-yl]benzo-2,1,3-thiadiazole 0.552 g (1 mmol ) And 0.059 g (0.05 mmol) of a tetrakis(triphenylphosphine)palladium catalyst were dissolved in a mixed solution of 10 mL of toluene and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 from which moisture was removed, and at 90°C for 48 hours. Refluxed. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a red conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-5에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-5)에서 Z는 CR1R2이고, 이때 R1, R2는 탄소의 개수가 8개인 알킬기이며, Ar은 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸이다. In the conjugated polymer (hereinafter, CP-5) prepared in Preparation Example 1-5, Z is CR 1 R 2, wherein R 1 and R 2 are alkyl groups having 8 carbons, and Ar is biscy It is enylbenzothiadiazole.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-5는 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-5 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=8.14~8.16 ppm(12H, 방향족), 3.32(2H, 알킬기), 2.03(2H, 알킬기), 1.56~0.8 ppm(m, 30H, 알킬기). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=8.14 to 8.16 ppm (12H, aromatic), 3.32 (2H, alkyl group), 2.03 (2H, alkyl group), 1.56 to 0.8 ppm (m, 30H, alkyl group).

[제조예 1-6] 화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자의 제조[Preparation Example 1-6] Preparation of fluorene-based conjugated polymer of Formula 1

화학식 1의 플루오렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 9,9-다이옥틸 플루오렌-2,7-다이보로닉에시드 비스(1,3-프로판디올) 에스터 0.558 g (1 mmol)과 5,7-다이브로모-싸이에노[3,4-b]피라진 0.294 g (1 mmol), 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 톨루엔 5 ml에 녹인 후 2 M K2CO3 3 ml와 물 2 ml를 첨가한 후 Aliquat 336을 2~3 방울 넣고 48시간 동안 90℃에서 환류하였다. 반응 후 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 고체를 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상이며, 보라색의 공액화 고분자를 제조하였다. In order to prepare the fluorene-based conjugated polymer of Formula 1, 0.558 g (1 mmol) of 9,9-dioctyl fluorene-2,7-diboronic acid bis(1,3-propanediol) ester and 5, 7-dibromo-thieno[3,4- b ]pyrazine 0.294 g (1 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst 0.058 g (0.05 mmol) dissolved in 5 ml of dehumidified toluene After 2 ml of MK 2 CO 3 and 2 ml of water were added, 2-3 drops of Aliquat 336 were added and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate a solid, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in the order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more and a purple color.

상기 제조예 1-6에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-6)에서 Z는 CR1R2이고, 이때 R1, R2는 탄소의 개수가 8개인 알킬기이며, Ar은 싸이에노피라진이다. In the conjugated polymer (CP-6) prepared in Preparation Example 1-6, Z is CR 1 R 2, wherein R 1 and R 2 are an alkyl group having 8 carbons, and Ar is It is nopyrazine.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-6는 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-6 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=8.14~8.16 ppm(m, 8H, 방향족), 3.30-3.32(m, 2H, 알킬기), 2.13-2.2(s, 6H, 알킬기), 1.56~0.8 ppm(m, 26H, 알킬기). 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=8.14~8.16 ppm(m, 8H, aromatic), 3.30-3.32(m, 2H, alkyl group), 2.13-2.2(s, 6H, alkyl group), 1.56~0.8 ppm (m, 26H, alkyl group).

[제조예 1-7] 화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자의 제조[Production Example 1-7] Preparation of phenylene-based conjugated polymer of Formula 2

화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 1,4-비스(옥틸록시)-2,5-다이브로모벤젠 492 mg (1 mmol)과 1,4-벤젠다이보로닉산 비스(피나콜)에스터 0.165 g (0.5 mmol)과 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.029 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상인 공액화 고분자를 제조하였다. 1,4-bis(octyoxy)-2,5-dibromobenzene 492 mg (1 mmol) and 1,4-benzenediboronic acid bis(pinacol) to prepare the phenylene-based conjugated polymer of Formula 2 Dissolve 0.165 g (0.5 mmol) of ester and 0.029 g (0.05 mmol) of tetrakis(triphenylphosphine)palladium catalyst in a mixed solution of 10 mL of toluene and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 from which moisture was removed, It was refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-7에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-7)에서 R4, R5는 탄소의 개수가 8개인 알콕시이며, Ar은 벤젠이다. In the conjugated polymer (CP-7) prepared in Preparation Example 1-7, R 4 and R 5 are alkoxy having 8 carbons, and Ar is benzene.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-7은 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-7 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=7.2~8.1 ppm(6H, 방향족), 3.92 ppm(4H, 알킬기), 3.4~3.2 ppm(16H, 알킬기), 1.78~1.8 ppm(8H, 알킬기), 1.47 ppm(6H, 알킬기) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=7.2 to 8.1 ppm (6H, aromatic), 3.92 ppm (4H, alkyl group), 3.4 to 3.2 ppm (16H, alkyl group), 1.78 to 1.8 ppm (8H, alkyl group), 1.47 ppm (6H, alkyl group)

[제조예 1-8] 화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자의 제조[Preparation Example 1-8] Preparation of phenylene-based conjugated polymer of Formula 2

화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 1,4-비스(옥틸록시)-2,5-다이브로모벤젠 492 mg (1 mmol), 1,4-벤젠다이보로닉산 비스(피나콜)에스터 0.165 g (0.5 mmol), 5,8-다이브로모퀴녹살린 0.144 g (0.5 mmol)과 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상인 공액화 고분자를 제조하였다. To prepare the phenylene-based conjugated polymer of Formula 2, 1,4-bis(octyoxy)-2,5-dibromobenzene 492 mg (1 mmol), 1,4-benzenediboronic acid bis(pinacol) Esters 0.165 g (0.5 mmol), 5,8-dibromoquinoxaline 0.144 g (0.5 mmol) and tetrakis(triphenylphosphine)palladium catalyst 0.058 g (0.05 mmol) with 10 mL of dehumidified toluene It was dissolved in 7 mL of a mixed solution of 2 MK 2 CO 3 and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-8에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-8)에서 R4, R5는 탄소의 개수가 8개인 알콕시이며, Ar은 퀴녹살린이다. In the conjugated polymer (CP-8) prepared in Preparation Example 1-8, R 4 and R 5 are alkoxy having 8 carbons, and Ar is quinoxaline.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-8은 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-8 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=7.28~8.1 ppm(6H, 방향족), 3.92 ppm(4H, 알킬기), 3.8~3.4 ppm(16H, 알킬기), 1.76~1.82 ppm(8H, 알킬기), 1.23 ppm(6H, 알킬기) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=7.28 to 8.1 ppm (6H, aromatic), 3.92 ppm (4H, alkyl group), 3.8 to 3.4 ppm (16H, alkyl group), 1.76 to 1.82 ppm (8H, alkyl group), 1.23 ppm (6H, alkyl group)

[제조예 1-9] 화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자의 제조[Production Example 1-9] Preparation of phenylene-based conjugated polymer of Formula 2

화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 1,4-비스(옥틸록시)-2,5-다이브로모벤젠 492mg (1 mmol), 1,4-벤젠다이보로닉산 비스(피나콜)에스터 0.165g (0.5 mmol), 5,8-다이브로모-2,3-다이페닐퀴녹살린 0.22 g (0.5 mmol)과 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상인 공액화 고분자를 제조하였다. To prepare the phenylene-based conjugated polymer of Formula 2, 1,4-bis(octyoxy)-2,5-dibromobenzene 492mg (1 mmol), 1,4-benzenediboronic acid bis(pinacol) ester Moisture removal of 0.165 g (0.5 mmol), 0.22 g (0.5 mmol) of 5,8-dibromo-2,3-diphenylquinoxaline and 0.058 g (0.05 mmol) of tetrakis(triphenylphosphine)palladium catalyst It was dissolved in a mixed solution of 10 mL of toluene and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 , and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-9에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-9)에서 R4, R5는 탄소의 개수가 8개인 알콕시이며, Ar은 2,3-다이페닐퀴녹살린이다. In the conjugated polymer (CP-9) prepared in Preparation Example 1-9, R 4 and R 5 are alkoxy having 8 carbons, and Ar is 2,3-diphenylquinoxaline.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-9는 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-9 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=7.28~8.1 ppm(10H, 방향족), 3.92 ppm(4H, 알킬기), 3.7~3.5 ppm(16H, 알킬기), 1.78~1.83 ppm(8H, 알킬기), 1.47 ppm(6H, 알킬기) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=7.28 to 8.1 ppm (10H, aromatic), 3.92 ppm (4H, alkyl group), 3.7 to 3.5 ppm (16H, alkyl group), 1.78 to 1.83 ppm (8H, alkyl group), 1.47 ppm (6H, alkyl group)

[제조예 1-10] 화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자의 제조[Preparation Example 1-10] Preparation of phenylene-based conjugated polymer of Formula 2

화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 1,4-비스(옥틸록시)-2,5-다이브로모벤젠 492 mg (1 mmol)과 1,4-벤젠다이보로닉산 비스(피나콜)에스터 0.330 g (0.5 mmol), 4,7-다이브로모벤조[c][1,2,5]싸이아다이아졸 0.294 g (0.5 mmol)과 그리고 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상인 공액화 고분자를 제조하였다. 1,4-bis(octyoxy)-2,5-dibromobenzene 492 mg (1 mmol) and 1,4-benzenediboronic acid bis(pinacol) to prepare the phenylene-based conjugated polymer of Formula 2 Ester 0.330 g (0.5 mmol), 4,7-dibromobenzo[c][1,2,5]thiadiazole 0.294 g (0.5 mmol) and tetrakis(triphenylphosphine)palladium catalyst 0.058 g ( 0.05 mmol) was dissolved in a mixed solution of 10 mL of toluene from which moisture was removed and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 , and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-10에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-10)에서 R4, R5는 탄소의 개수가 8개인 알콕시이며, Ar은 2,1,3-벤조싸이아다이아졸이다. In the conjugated polymer (CP-10) prepared in Preparation Example 1-10, R 4 and R 5 are alkoxy having 8 carbons, and Ar is 2,1,3-benzothiadiazole .

그리고 상기와 같이 제조된 CP-10은 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-10 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=7.27~8.3 ppm(5H, 방향족), 3.94 ppm(4H, 알킬기), 3.23~3.42 ppm(16H, 알킬기), 1.76~1.82 ppm(8H, 알킬기), 1.38 ppm(6H, 알킬기) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=7.27~8.3 ppm(5H, aromatic), 3.94 ppm(4H, alkyl group), 3.23~3.42 ppm(16H, alkyl group), 1.76~1.82 ppm(8H, alkyl group), 1.38 ppm (6H, alkyl group)

[제조예 1-11] 화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자의 제조[Production Example 1-11] Preparation of phenylene-based conjugated polymer of Formula 2

화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 1,4-비스(옥틸록시)-2,5-다이브로모벤젠 492 mg (1 mmol)과 1,4-벤젠다이보로닉산 비스(피나콜)에스터 0.165 g (0.5 mmol), 4,7-비스(5-브로모싸이오펜-2-일)벤조[c][1,2,5]싸이아다이아졸 0.229 g (0.5 mmol)과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상인 공액화 고분자를 제조하였다. 1,4-bis(octyoxy)-2,5-dibromobenzene 492 mg (1 mmol) and 1,4-benzenediboronic acid bis(pinacol) to prepare the phenylene-based conjugated polymer of Formula 2 Ester 0.165 g (0.5 mmol), 4,7-bis(5-bromothiophen-2-yl)benzo[c][1,2,5]thiadiazole 0.229 g (0.5 mmol) and tetrakis( Triphenylphosphine) palladium catalyst 0.058 g (0.05 mmol) was dissolved in a mixed solution of 10 mL of toluene and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 from which moisture was removed, and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-11에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-11)에서 R4, R5는 탄소의 개수가 8개인 알콕시이며, Ar은 비스싸이에닐벤조싸이아다이아졸이다. In the conjugated polymer (hereinafter CP-11) prepared in Preparation Example 1-11, R 4 and R 5 are alkoxy having 8 carbons, and Ar is bisthienylbenzothiadiazole.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-11은 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-11 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=7.32~8.17 ppm(7H, 방향족), 3.92 ppm(4H, 알킬기), 3.2~3.48 ppm(16H, 알킬기), 1.78~1.8 ppm(8H, 알킬기), 1.47 ppm(6H, 알킬기) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=7.32 to 8.17 ppm (7H, aromatic), 3.92 ppm (4H, alkyl group), 3.2 to 3.48 ppm (16H, alkyl group), 1.78 to 1.8 ppm (8H, alkyl group), 1.47 ppm (6H, alkyl group)

[제조예 1-12] 화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자의 제조[Production Example 1-12] Preparation of phenylene-based conjugated polymer of Formula 2

화학식 2의 페닐렌계 공액화 고분자를 제조하기 위하여 1,4-비스(옥틸록시)-2,5-다이브로모벤젠 492 mg (1 mmol), 1,4-벤젠다이보로닉산 비스(피나콜)에스터 0.330 g (1 mmol), 5,7-다이브로모-싸이에노[3,4-b]피라진 0.294 g (1 mmol)과 테트라키스(트리페닐포스핀)팔라듐 촉매 0.058 g (0.05 mmol)을 습기가 제거된 10 mL의 톨루엔과 7 mL의 2 M K2CO3의 혼합용액에 용해시키고, 90 ℃에서 48 시간동안 환류하였다. 반응 후, 상온으로 냉각하고 메탄올에 부어 석출시킨 다음 석출물을 여과하였다. 여과하여 얻어진 석출물을 메탄올, 아세톤, 물의 순서대로 차례를 세척하고 건조하여 분자량이 10,000 이상인 공액화 고분자를 제조하였다. To prepare the phenylene-based conjugated polymer of Formula 2, 1,4-bis(octyoxy)-2,5-dibromobenzene 492 mg (1 mmol), 1,4-benzenediboronic acid bis(pinacol) Ester 0.330 g (1 mmol), 5,7-dibromo-thieno[3,4- b ]pyrazine 0.294 g (1 mmol) and tetrakis (triphenylphosphine) palladium catalyst 0.058 g (0.05 mmol) It was dissolved in a mixed solution of 10 mL of toluene from which moisture was removed and 7 mL of 2 MK 2 CO 3 , and refluxed at 90° C. for 48 hours. After the reaction, the mixture was cooled to room temperature, poured into methanol to precipitate, and the precipitate was filtered. The precipitate obtained by filtration was washed sequentially in order of methanol, acetone, and water, and dried to prepare a conjugated polymer having a molecular weight of 10,000 or more.

상기 제조예 1-12에서 제조된 공액화 고분자(conjugated polymer, 이하 CP-12)에서 R4, R5는 탄소의 개수가 8개인 알콕시이며, Ar은 싸이에노피라진이다.. In the conjugated polymer (hereinafter CP-12) prepared in Preparation Example 1-12, R 4 and R 5 are alkoxy having 8 carbons, and Ar is thienopyrazine.

그리고 상기와 같이 제조된 CP-12는 1H-NMR을 이용하여 아래와 같이 그 제조를 확인하였다. And CP-12 prepared as described above was confirmed its preparation as follows using 1 H-NMR.

1H NMR (300 MHz, CDCl3) δ=7.76~8.5 ppm(5H, 방향족), 3.81 ppm(4H, 알킬기), 3.38~3.6 ppm(16H, 알킬기), 1.76~1.82 ppm(8H, 알킬기), 1.44 ppm(6H, 알킬기) 1 H NMR (300 MHz, CDCl 3 ) δ=7.76 to 8.5 ppm (5H, aromatic), 3.81 ppm (4H, alkyl group), 3.38 to 3.6 ppm (16H, alkyl group), 1.76 to 1.82 ppm (8H, alkyl group), 1.44 ppm (6H, alkyl group)

[제조예 2] 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매의 제조[Preparation Example 2] Preparation of absorbing member-type photocatalyst using conjugated polymer

상업적으로 구매할 수 있는 셀룰로오스 여과지(WHATMANTM)를 1cm X 1cm의 크기로 잘라 흡수부재로 사용하였다. 그리고 상기 제조예 1-1 내지 1-12에서 제조한 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12를 THF에 2 mg/ml의 농도로 용해하여 공액화 고분자 용액을 제조하였다(S200).A commercially available cellulose filter paper (WHATMAN TM ) was cut into a size of 1 cm X 1 cm and used as an absorbent member. And the conjugated polymers CP-1 to CP-12 prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-12 were dissolved in THF at a concentration of 2 mg/ml to prepare a conjugated polymer solution (S200).

상기와 같이 제조된 공액화 고분자 용액 100 μL를 마이크로 피펫으로 뽑아 상기 재단한 셀룰로오스 여과지에 떨어뜨려 흡수시킨 후 이를 건조하였다(S300). 이후에 용매를 완전건조하기 위하여 80 oC의 온도에서 열처리함(S400)으로서 본 발명에 따른 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매(photocatalyst including conjugate polymer introduced absorption member, 이하 PCPAM) 즉, PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 제조하였다.100 μL of the conjugated polymer solution prepared as described above was pulled out with a micropipette, dropped on the cut cellulose filter paper, absorbed, and dried (S300). Subsequently, heat treatment is performed at a temperature of 80 o C to completely dry the solvent (S400), so that a photocatalyst including conjugate polymer introduced absorption member (PCPAM), that is, PCPAM-1 using the conjugated polymer according to the present invention. To prepare PCPAM-12.

본 발명에서 상기와 같이 제조된 흡수부재형 광촉매는 유기염료의 분해반응, 유기 화합물의 산화반응 또는 유기 화합물의 환원반응 등의 광촉매 반응에 적용이 가능하다. In the present invention, the absorption member-type photocatalyst prepared as described above can be applied to photocatalytic reactions such as decomposition reactions of organic dyes, oxidation reactions of organic compounds, or reduction reactions of organic compounds.

상기 광촉매 반응은, 유기염료 용액 또는 유기화합물의 산화반응 용액 또는 유기 화합물의 환원반응 용액을 준비하는 단계; 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매를 상기 용액 중 어느 하나에 침지하는 단계; 및 광원으로 상기 용액 중 어느 하나에 광조사 하는 단계;등을 거쳐 수행하게 된다.The photocatalytic reaction may include preparing an organic dye solution, an oxidation reaction solution of an organic compound, or a reduction reaction solution of an organic compound; Immersing an absorption member-type photocatalyst using a conjugated polymer in any one of the solutions; And irradiating light to any one of the solutions with a light source.

이‹š 상기 유기염료는 로다민 B, 메틸렌블루, 메틸오렌지 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 산화반응에 사용되는 유기화합물은 벤질아민(benzylamine) 유도체, 벤즈알데하이드(benzaldehyde), 퓨로산(furoic acid) 유도체 중 어느 하나인 것이 바람직하고, 상기 환원반응에 사용되는 유기화합물은 4-나이트로페놀 유도체 중 어느 하나인 것이 바람직하다.The organic dye is preferably any one of rhodamine B, methylene blue, and methyl orange, and the organic compound used in the oxidation reaction is a benzylamine derivative, benzaldehyde, or furoic acid. acid) derivatives, and the organic compound used in the reduction reaction is preferably any one of 4-nitrophenol derivatives.

본 발명의 흡수부재형 광촉매를 사용한 광촉매 반응 방법은 다음과 같다. 제조된 흡수부재형 광촉매를 유기염료 수용액 또는 산화/환원반응의 반응용액이 담긴 20 ml의 바이알에 침지한 뒤, 교반하면서 솔라 시뮬레이터로 광조사한다. 광조사는 LED 램프, 제논 램프, 솔라 시뮬레이터 등 300~700nm의 파장을 갖는 광원 어느 것이면 가능하고, 상세하게는 솔라 시뮬레이터를 사용하는 것이 바람직하나, 이에 한정되지 않는다.The photocatalytic reaction method using the absorbing member type photocatalyst of the present invention is as follows. The prepared absorption member-type photocatalyst is immersed in a 20 ml vial containing an organic dye aqueous solution or a reaction solution for oxidation/reduction reaction, and then light irradiated with a solar simulator while stirring. The light irradiation may be any light source having a wavelength of 300 to 700 nm, such as an LED lamp, a xenon lamp, and a solar simulator, and in detail, it is preferable to use a solar simulator, but is not limited thereto.

상기 광촉매 반응시 솔라 시뮬레이터와 바이알의 거리는 5~10 cm이고, 광원의 세기는 5~10 mA의 범위이며, 시간 별로 반응용액을 회수하여 UV/Vis 흡수스펙트럼 또는 핵자기공명분광(nuclear magnetic resonance; NMR) 스펙트럼으로 염료의 분해 또는 산화/환원반응의 생성물을 확인한다. 또한 반응과정을 박막층크로마토그래피(thin layer chromatography; TLC)로 확인하는 것도 가능하다. During the photocatalytic reaction, the distance between the solar simulator and the vial is 5 to 10 cm, the intensity of the light source is in the range of 5 to 10 mA, and the reaction solution is recovered by time to obtain a UV/Vis absorption spectrum or nuclear magnetic resonance spectroscopy; NMR) spectrum confirms the product of the decomposition or oxidation/reduction reaction of the dye. In addition, it is also possible to confirm the reaction process by thin layer chromatography (TLC).

이하에서는 본 발명의 흡수부재형 광촉매 즉, PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 이용한 실시예를 통해 본 발명의 흡수부재형 광촉매의 광촉매 반응에 대하여 상세히 살펴본다.Hereinafter, the photocatalytic reaction of the absorbing member type photocatalyst of the present invention will be described in detail through examples using the absorbing member type photocatalyst of the present invention, that is, PCPAM-1 to PCPAM-12.

[실시예 1] 염료 분해 반응[Example 1] Dye decomposition reaction

상업적으로 구매할 수 있는 염료인 로다민 B, 메틸렌블루, 메틸오렌지(하기 화학식 3 내지 5 참고)를 물에 용해하여 20 ppm의 농도로 반응용액을 제조한다. 상기 20 ppm의 농도로 제조된 염료의 반응용액을 20 mL의 바이알에 10 mL씩 넣고, 상기와 같이 제조한 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 상기 염료의 반응용액에 각각 넣어 실시예 1-1 내지 실시예 1-12의 염료분해 반응을 실시하였다. Commercially available dyes, rhodamine B, methylene blue, and methyl orange (refer to Formulas 3 to 5 below) are dissolved in water to prepare a reaction solution at a concentration of 20 ppm. Add 10 mL each of the dye reaction solution prepared at the concentration of 20 ppm to a 20 mL vial, and add PCPAM-1 to PCPAM-12, the absorption member type photocatalysts of the present invention prepared as described above, to the reaction solution of the dye. Each was put to perform the dye decomposition reaction of Examples 1-1 to 1-12.

[화학식 3] [Formula 3]

Figure pat00011
Figure pat00011

Rhodamine BRhodamine B

[화학식 4] [Formula 4]

Figure pat00012
Figure pat00012

Methylene blueMethylene blue

[화학식 5] [Formula 5]

Figure pat00013
Figure pat00013

Methyl orangeMethyl orange

상기 실시예 1-1 내지 실시예 1-12의 염료분해 반응시 4시간 동안 가시광선 (22 W/m2, λ>450 nm)을 조사하였고, 이때 광원과 염료 용액의 거리는 5 cm로 하였다.During the dye decomposition reaction of Examples 1-1 to 1-12, visible light (22 W/m 2 , λ>450 nm) was irradiated for 4 hours, and the distance between the light source and the dye solution was 5 cm.

광조사 이후 uv-vis 흡수분광계를 이용하여 반응용액의 흡광도를 측정하였으며, 검량선을 통해 흡광도를 농도로 환산하여 아래의 [식 1]에 의거하여 염료분해율(%)을 계산하였다. 각 염료의 최대흡수파장은 로다민 B의 경우 544 nm, 메틸렌 블루의 경우 665 nm, 메틸 오렌지의 경우 500 nm이다. After light irradiation, the absorbance of the reaction solution was measured using a uv-vis absorption spectrometer, and the absorbance was converted to a concentration through a calibration curve, and the dye decomposition rate (%) was calculated according to [Equation 1] below. The maximum absorption wavelength of each dye is 544 nm for rhodamine B, 665 nm for methylene blue, and 500 nm for methyl orange.

[식 1][Equation 1]

Figure pat00014
Figure pat00014

[비교예 1][Comparative Example 1]

비교예 1-1 내지 1-12는 제조예 1-1 내지 제조예 1-12에서 제조한 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 염료의 반응용액에 직접 분산시켜 염료분해율(%)을 측정하였다. . In Comparative Examples 1-1 to 1-12, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-12 were directly added to the reaction solution of the dye without using an absorbing member. By dispersing, the dye decomposition rate (%) was measured. .

이때 상기 비교예 1-1 내지 비교예 1-12에서 염료분해율(%)의 측정시 기타 조건은 실시예 1과 동일하며, 상기 실시예 1과 비교예 1에서 수행한 염료분해율(%)의 측정결과를 표 1에 나타내었다. At this time, when measuring the dye decomposition rate (%) in Comparative Examples 1-1 to 1-12, other conditions are the same as in Example 1, and the measurement of the dye decomposition rate (%) performed in Example 1 and Comparative Example 1 The results are shown in Table 1.

실시예Example 염료분해율(%)Dye decomposition rate (%) 로다민 BRhodamine B 메틸렌 블루Methylene blue 메틸 오렌지Methyl orange 실시예 1-1Example 1-1 95.495.4 90.290.2 45.845.8 실시예 1-2Example 1-2 98.798.7 91.391.3 49.249.2 실시예 1-3Example 1-3 99.299.2 94.294.2 52.352.3 실시예 1-4Example 1-4 95.495.4 92.292.2 50.250.2 실시예 1-5Example 1-5 89.989.9 9494 51.251.2 실시예 1-6Example 1-6 9595 93.293.2 47.247.2 실시예 1-7Example 1-7 94.394.3 94.294.2 4949 실시예 1-8Example 1-8 9292 93.193.1 50.450.4 실시예 1-9Example 1-9 94.594.5 91.291.2 4747 실시예 1-10Example 1-10 98.298.2 9292 42.342.3 실시예 1-11Example 1-11 91.291.2 94.294.2 4646 실시예 1-12Example 1-12 9393 9090 45.245.2 비교예 1-1Comparative Example 1-1 1.21.2 1.51.5 0.050.05 비교예 1-2Comparative Example 1-2 1.31.3 1.31.3 0.020.02 비교예 1-3Comparative Example 1-3 2.12.1 2.32.3 0.060.06 비교예 1-4Comparative Example 1-4 1.31.3 2.02.0 0.10.1 비교예 1-5Comparative Example 1-5 0.90.9 2.12.1 0.090.09 비교예 1-6Comparative Example 1-6 1.91.9 0.90.9 0.080.08 비교예 1-7Comparative Example 1-7 1.21.2 0.80.8 0.10.1 비교예 1-8Comparative Example 1-8 0.50.5 0.80.8 0.120.12 비교예 1-9Comparative Example 1-9 1One 0.60.6 0.30.3 비교예 1-10Comparative Example 1-10 1.31.3 1.21.2 0.060.06 비교예 1-11Comparative Example 1-11 1.61.6 1.11.1 0.080.08 비교예 1-12Comparative Example 1-12 0.20.2 0.90.9 0.020.02

표 1에 기재된 바와 같이, 본 발명에 따른 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 사용한 실시예 1-1 내지 실시예 1-12의 염료분해율(%)을 측정한 결과, 로다민 B와 메틸렌 블루의 경우에는 90 % 이상이 분해되었으며, 메틸오렌지의 경우에는 40 % 이상이 분해된 것으로 측정되었다. As shown in Table 1, as a result of measuring the dye decomposition rate (%) of Examples 1-1 to 1-12 using the absorption member-type photocatalysts PCPAM-1 to PCPAM-12 according to the present invention, rhodamine B In the case of and methylene blue, more than 90% were decomposed, and in the case of methyl orange, more than 40% were decomposed.

이에 반하여, 비교예 1-1 내지 비교예 1-12의 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 염료의 반응용액에 직접 분산시킨 후 염료분해율(%)을 측정한 결과, , 로다민 B와 메틸렌 블루의 경우에 상기 염료분해율(%)이 3 % 를 넘지 않는 것을 확인할 수 있다. 특히 메틸 오렌지의 경우에는 거의 분해되지 않은 것을 확인할 수 있다. In contrast, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 of Comparative Examples 1-1 to 1-12 were directly dispersed in the reaction solution of the dye without using an absorbing member, and then the dye decomposition rate (%) was determined. As a result of the measurement, it can be confirmed that the dye decomposition rate (%) does not exceed 3% in the case of rhodamine B and methylene blue. In particular, it can be seen that methyl orange is hardly decomposed.

[실시예 2] 벤즈알데하이드 유도체의 산화반응[Example 2] Oxidation reaction of benzaldehyde derivatives

아래와 같은 벤질알데하이드 유도체 1 mmol을 5 mL의 아세토나이트릴에 녹인 뒤, 반응용액을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 반응용액을 20 mL의 바이알에 10 mL씩 넣고, 상기와 같이 제조한 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 상기 반응용액에 넣어 실시예 2-1 내지 실시예 2-12의 산화반응을 실시하였다. After dissolving 1 mmol of the following benzylaldehyde derivative in 5 mL of acetonitrile, a reaction solution was prepared. Add 10 mL each of the reaction solution prepared as above into a 20 mL vial, and add PCPAM-1 to PCPAM-12, the absorbing member-type photocatalysts of the present invention prepared as described above, into the reaction solution, and Examples 2-1 to The oxidation reaction of Examples 2-12 was carried out.

이때 반응물인 상기 벤질알데하이드 유도체에서 생성물인 벤조산유도체로의 전환시 화학반응식은 하기 식 2로 나타낼 수 있다.At this time, the chemical reaction formula for conversion from the reactant, the benzylaldehyde derivative, to the product, the benzoic acid derivative, may be represented by the following formula.

[식 2][Equation 2]

Figure pat00015
Figure pat00015

상기 실시예 2-1 내지 실시예 2-12의 반응용액에 4시간 동안 가시광선 (22 W/m2, λ>450 nm)을 조사하여 전환 반응을 실시하였으며, 이때 광원과 반응 용액의 거리는 5 cm로 하였다.The conversion reaction was carried out by irradiating the reaction solutions of Examples 2-1 to 2-12 with visible light (22 W/m 2 , λ>450 nm) for 4 hours, wherein the distance between the light source and the reaction solution was 5 It was made into cm.

광조사 이후 반응 용액의 용매를 증발시켜 제거한 뒤, 핵자기공명스펙트럼(1H NMR, 300 MHz, Acetone-d6)으로 분석하였다. After light irradiation, the solvent of the reaction solution was evaporated to remove it, and then analyzed by nuclear magnetic resonance spectrum (1 H NMR, 300 MHz, Acetone-d 6 ).

핵자기공명스펙트럼 분석에 있어서, 10 ppm에서 나타나는 벤즈알데하이드 유도체(반응물)의 알데하이드 수소의 스펙트럼과 12 ppm에서 나타나는 벤조산유도체(생성물)의 수소 스펙트럼의 면적 비율로 전환율(%)을 계산하였다. 상기 전환율(%)은 하기 식 3으로부터 계산할 수 있다. .In the nuclear magnetic resonance spectrum analysis, the conversion rate (%) was calculated from the area ratio of the aldehyde hydrogen spectrum of the benzaldehyde derivative (reactant) at 10 ppm and the hydrogen spectrum of the benzoic acid derivative (product) at 12 ppm. The conversion rate (%) can be calculated from Equation 3 below. .

[식 3] [Equation 3]

Figure pat00016
Figure pat00016

상기 식 3에서 Xc는 벤조산 유도체의 수소 스펙트럼의 면적이고, Xa는 벤즈알데하이드 유도체에서 수소 스펙트럼의 면적을 나타낸다.In Equation 3, Xc is the area of the hydrogen spectrum of the benzoic acid derivative, and Xa is the area of the hydrogen spectrum of the benzaldehyde derivative.

[비교예 2][Comparative Example 2]

비교예 2-1 내지 2-12는 제조예 1-1 내지 제조예 1-12에서 제조한 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 벤즈알데하이드의 반응용액에 직접 분산시켜 전환율(%)을 측정하였다. . In Comparative Examples 2-1 to 2-12, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-12 were added to the reaction solution of benzaldehyde without using an absorbing member. It was directly dispersed to measure the conversion rate (%). .

이때 상기 비교예 2-1 내지 비교예 2-12에서 전환율(%)의 측정시 기타 조건은 실시예 2와 동일하며, 상기 실시예 2와 비교예 2에서 수행한 전환율(%)의 측정결과를 표 2, 3에 나타내었다.At this time, when measuring the conversion rate (%) in Comparative Examples 2-1 to 2-12, other conditions are the same as in Example 2, and the measurement results of the conversion rate (%) performed in Example 2 and Comparative Example 2 It is shown in Tables 2 and 3.

실시예Example 전환율(%)Conversion rate (%)

Figure pat00017
Figure pat00017
Figure pat00018
Figure pat00018
Figure pat00019
Figure pat00019
Figure pat00020
Figure pat00020
실시예 2-1Example 2-1 98.898.8 9999 99.499.4 98.398.3 실시예 2-2Example 2-2 99.299.2 99.499.4 98.898.8 99.599.5 실시예 2-3Example 2-3 99.499.4 99.899.8 9595 99.499.4 실시예 2-4Example 2-4 99.899.8 99.899.8 98.398.3 99.699.6 실시예 2-5Example 2-5 98.798.7 99.399.3 99.399.3 95.695.6 실시예 2-6Example 2-6 96.396.3 96.796.7 9797 9292 실시예 2-7Example 2-7 80.280.2 89.289.2 8484 78.978.9 실시예 2-8Example 2-8 81.381.3 88.488.4 80.380.3 80.380.3 실시예 2-9Example 2-9 84.284.2 89.989.9 82.282.2 83.483.4 실시예 2-10Example 2-10 82.282.2 84.284.2 80.780.7 88.988.9 실시예 2-11Example 2-11 78.978.9 82.382.3 81.281.2 89.789.7 실시예 2-12Example 2-12 80.980.9 87.787.7 85.685.6 91.091.0 비교예 2-1Comparative Example 2-1 0.50.5 0.30.3 0.60.6 1.11.1 비교예 2-2Comparative Example 2-2 0.40.4 0.80.8 0.80.8 0.90.9 비교예 2-3Comparative Example 2-3 1.21.2 0.60.6 0.30.3 0.70.7 비교예 2-4Comparative Example 2-4 0.80.8 0.90.9 1.31.3 0.80.8 비교예 2-5Comparative Example 2-5 0.20.2 0.20.2 0.20.2 0.60.6 비교예 2-6Comparative Example 2-6 0.10.1 1.11.1 0.60.6 1.21.2 비교예 2-7Comparative Example 2-7 0.080.08 0.70.7 0.50.5 0.30.3 비교예 2-8Comparative Example 2-8 0.060.06 0.090.09 0.10.1 0.80.8 비교예 2-9Comparative Example 2-9 0.90.9 0.060.06 0.030.03 0.40.4 비교예 2-10Comparative Example 2-10 0.60.6 0.10.1 0.20.2 0.40.4 비교예 2-11Comparative Example 2-11 0.030.03 0.30.3 0.60.6 0.090.09 비교예 2-12Comparative Example 2-12 0.30.3 0.20.2 0.50.5 0.50.5

실시예Example 전환율(%)Conversion rate (%)

Figure pat00021
Figure pat00021
Figure pat00022
Figure pat00022
Figure pat00023
Figure pat00023
Figure pat00024
Figure pat00024
실시예 2-1Example 2-1 78.678.6 75.375.3 43.243.2 40.340.3 실시예 2-2Example 2-2 77.277.2 72.372.3 46.546.5 44.244.2 실시예 2-3Example 2-3 7878 78.278.2 48.348.3 49.349.3 실시예 2-4Example 2-4 8282 80.980.9 48.048.0 48.348.3 실시예 2-5Example 2-5 88.388.3 81.281.2 50.250.2 46.346.3 실시예 2-6Example 2-6 87.687.6 83.683.6 56.156.1 48.248.2 실시예 2-7Example 2-7 79.679.6 78.878.8 48.948.9 51.551.5 실시예 2-8Example 2-8 78.878.8 79.279.2 50.350.3 50.250.2 실시예 2-9Example 2-9 82.382.3 75.675.6 52.252.2 58.358.3 실시예 2-10Example 2-10 76.576.5 83.583.5 49.349.3 55.355.3 실시예 2-11Example 2-11 78.378.3 86.486.4 47.647.6 52.352.3 실시예 2-12Example 2-12 77.877.8 79.279.2 49.349.3 53.253.2 비교예 2-1Comparative Example 2-1 0.030.03 0.060.06 0.010.01 0.060.06 비교예 2-2Comparative Example 2-2 0.010.01 0.030.03 0.020.02 0.050.05 비교예 2-3Comparative Example 2-3 0.020.02 0.10.1 0.010.01 0.040.04 비교예 2-4Comparative Example 2-4 0.020.02 0.20.2 0.030.03 0.020.02 비교예 2-5Comparative Example 2-5 0.060.06 0.060.06 0.030.03 0.10.1 비교예 2-6Comparative Example 2-6 0.10.1 0.050.05 0.060.06 0.120.12 비교예 2-7Comparative Example 2-7 0.160.16 0.190.19 0.010.01 0.030.03 비교예 2-8Comparative Example 2-8 0.120.12 0.170.17 0.010.01 0.080.08 비교예 2-9Comparative Example 2-9 0.110.11 0.090.09 0.090.09 0.070.07 비교예 2-10Comparative Example 2-10 0.090.09 0.080.08 0.030.03 0.050.05 비교예 2-11Comparative Example 2-11 0.130.13 0.030.03 0.040.04 0.150.15 비교예 2-12Comparative Example 2-12 0.020.02 0.30.3 0.030.03 0.10.1

표 2, 3에 기재된 바와 같이, 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 사용한 실시예 2-1 내지 실시예 2-12의 전환율(%)을 측정한 결과, 모두 40 % 이상이 분해된 것으로 측정되었다. As shown in Tables 2 and 3, as a result of measuring the conversion ratio (%) of Examples 2-1 to 2-12 using PCPAM-1 to PCPAM-12, which are absorbing member-type photocatalysts of the present invention, all 40% It was determined that the abnormality was decomposed.

이에 반하여, 비교예 2-1 내지 비교예 2-12의 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 염료의 반응용액에 직접 분산시킨 후 전환율(%)을 측정한 결과, 벤즈알데하이드 유도체에서 벤조산 유도체로의 전환이 거의 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다In contrast, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 of Comparative Examples 2-1 to 2-12 were directly dispersed in the reaction solution of the dye without using an absorbing member, and the conversion rate (%) was measured. As a result, it can be confirmed that little conversion from the benzaldehyde derivative to the benzoic acid derivative occurred.

[실시예 3] 벤질아민유도체의 산화성 커플링 반응[Example 3] Oxidative coupling reaction of benzylamine derivatives

아래와 같은 벤질아민 유도체 1 mmol을 5 mL의 아세토나이트릴에 녹인 뒤, 반응용액을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 반응용액을 20 mL의 바이알에 10 mL씩 넣고, 상기와 같이 제조한 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 상기 반응용액에 넣어 실시예 3-1 내지 실시예 3-12의 산호ㅘ성 커플링 반응을 실시하였다. After dissolving 1 mmol of the benzylamine derivative as follows in 5 mL of acetonitrile, a reaction solution was prepared. Add 10 mL each of the reaction solution prepared as above into a 20 mL vial, and add PCPAM-1 to PCPAM-12, the absorbing member-type photocatalysts of the present invention prepared as described above, into the reaction solution, and Examples 3-1 to The coral coupling reaction of Example 3-12 was carried out.

이때 반응물인 상기 벤질아민 유도체에서 생성물인 다이벤질이민 유도체로의 전환시 화학반응식은 하기 식 4로 나타낼 수 있다.At this time, the chemical reaction formula for conversion from the reactant, the benzylamine derivative, to the product, the dibenzylimine derivative, can be represented by Equation 4 below.

..

[식 4][Equation 4]

Figure pat00025
Figure pat00025

상기 실시예 3-1 내지 실시예 3-12의 반응용액에 4시간 동안 가시광선 (22 W/m2, λ>450 nm)을 조사하여 전환 반응을 실시하였으며, 이때 광원과 반응 용액의 거리는 5 cm로 하였다.The conversion reaction was performed by irradiating the reaction solutions of Examples 3-1 to 3-12 with visible light (22 W/m 2 , λ>450 nm) for 4 hours, at which time the distance between the light source and the reaction solution was 5 It was made into cm.

광조사 이후 반응 용액의 용매를 증발시켜 제거한 뒤, 핵자기공명스펙트럼(1H NMR, 300 MHz, CDCl3)로 분석하였다. After light irradiation, the solvent of the reaction solution was evaporated to remove it, and then analyzed with a nuclear magnetic resonance spectrum (1 H NMR, 300 MHz, CDCl 3 ).

핵자기공명스펙트럼 분석에 있어서, 3.48 ppm에서 나타나는 벤질아민 유도체(반응물)의 벤질 위치 탄소의 수소 스펙트럼과 4.8 ppm에서 나타나는 다이벤질이민 유도체(생성물)의 벤질 위치 탄소의 수소 스펙트럼의 면적 비율로 전환율을 계산하였다. 상기 전환율(%)은 하기 식 5로부터 계산할 수 있다.In the nuclear magnetic resonance spectrum analysis, the conversion ratio is determined by the area ratio of the hydrogen spectrum of the benzyl position carbon of the benzylamine derivative (reactant) at 3.48 ppm and the hydrogen spectrum of the benzyl position carbon of the dibenzylimine derivative (product) at 4.8 ppm. Calculated. The conversion rate (%) can be calculated from Equation 5 below.

[식 5] [Equation 5]

Figure pat00026
Figure pat00026

상기 [식 5]에서 Xb는 생성물인 다이벤질이민 유도체의 벤질 자리 탄소의 수소 스펙트럼의 면적이고, Xd는 반응물인 벤질아민 유도체의 벤질 자리 탄소의 수소 스펙트럼의 면적을 나타낸다.In [Equation 5], Xb is the area of the hydrogen spectrum of the benzyl site carbon of the product dibenzylimine derivative, and Xd is the area of the hydrogen spectrum of the benzyl site carbon of the benzylamine derivative, which is a reactant.

[비교예 3] [Comparative Example 3]

비교예 3-1 내지 3-12는 제조예 1-1 내지 제조예 1-12에서 제조한 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 벤질아민 유도체의 반응용액에 직접 분산시켜 전환율(%)을 측정하였다. In Comparative Examples 3-1 to 3-12, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-12 were used as a reaction solution of a benzylamine derivative without using an absorbing member. It was directly dispersed in to measure the conversion rate (%).

이때 상기 비교예 3-1 내지 비교예 3-12에서 전환율(%)의 측정시 기타 조건은 실시예 3과 동일하며, 상기 실시예 3와 비교예 3에서 수행한 전환율(%)의 측정결과를 표 4, 5에 나타내었다.At this time, when measuring the conversion rate (%) in Comparative Examples 3-1 to 3-12, other conditions are the same as in Example 3, and the measurement results of the conversion rate (%) performed in Example 3 and Comparative Example 3 are It is shown in Tables 4 and 5.

실시예Example 전환율(%)Conversion rate (%)

Figure pat00027
Figure pat00027
Figure pat00028
Figure pat00028
Figure pat00029
Figure pat00029
Figure pat00030
Figure pat00030
실시예 3-1Example 3-1 98.798.7 95.395.3 99.799.7 88.488.4 실시예 3-2Example 3-2 95.695.6 98.298.2 98.998.9 85.585.5 실시예 3-3Example 3-3 99.399.3 9797 99.399.3 89.889.8 실시예 3-4Example 3-4 99.799.7 96.196.1 9898 90.390.3 실시예 3-5Example 3-5 99.899.8 9595 97.397.3 9191 실시예 3-6Example 3-6 99.399.3 96.496.4 9797 91.391.3 실시예 3-7Example 3-7 98.298.2 98.998.9 90.390.3 92.292.2 실시예 3-8Example 3-8 97.897.8 99.299.2 95.695.6 89.989.9 실시예 3-9Example 3-9 95.695.6 97.297.2 97.397.3 8989 실시예 3-10Example 3-10 9494 9696 9898 91.391.3 실시예 3-11Example 3-11 93.293.2 94.694.6 98.398.3 92.392.3 실시예 3-12Example 3-12 9191 95.495.4 99.399.3 9191 비교예 3-1Comparative Example 3-1 0.60.6 0.90.9 1.21.2 1.21.2 비교예 3-2Comparative Example 3-2 0.90.9 1.31.3 1.31.3 1.31.3 비교예 3-3Comparative Example 3-3 0.20.2 1.21.2 1One 1.21.2 비교예 3-4Comparative Example 3-4 0.50.5 1.31.3 0.90.9 0.90.9 비교예 3-5Comparative Example 3-5 1.21.2 1One 0.80.8 0.90.9 비교예 3-6Comparative Example 3-6 1.11.1 0.90.9 1.91.9 0.80.8 비교예 3-7Comparative Example 3-7 0.90.9 0.80.8 0.20.2 1One 비교예 3-8Comparative Example 3-8 0.60.6 0.60.6 0.50.5 0.70.7 비교예 3-9Comparative Example 3-9 0.50.5 0.90.9 1.91.9 0.60.6 비교예 3-10Comparative Example 3-10 0.80.8 0.70.7 1.81.8 1.21.2 비교예 3-11Comparative Example 3-11 1.21.2 1.31.3 1.71.7 1.11.1 비교예 3-12Comparative Example 3-12 1One 1.61.6 0.50.5 1.31.3

실시예Example 전환율(%)Conversion rate (%)

Figure pat00031
Figure pat00031
Figure pat00032
Figure pat00032
Figure pat00033
Figure pat00033
실시예 3-1Example 3-1 85.485.4 78.778.7 69.469.4 실시예 3-2Example 3-2 7979 75.575.5 6767 실시예 3-3Example 3-3 8383 76.476.4 68.868.8 실시예 3-4Example 3-4 85.485.4 7474 65.365.3 실시예 3-5Example 3-5 8282 72.372.3 64.264.2 실시예 3-6Example 3-6 86.186.1 73.973.9 66.166.1 실시예 3-7Example 3-7 84.284.2 7575 58.458.4 실시예 3-8Example 3-8 83.683.6 79.279.2 5757 실시예 3-9Example 3-9 79.879.8 78.278.2 59.459.4 실시예 3-10Example 3-10 78.578.5 7676 5656 실시예 3-11Example 3-11 77.277.2 72.972.9 55.955.9 실시예 3-12Example 3-12 75.975.9 77.277.2 58.458.4 비교예 3-1Comparative Example 3-1 0.020.02 0.010.01 0.020.02 비교예 3-2Comparative Example 3-2 0.010.01 0.30.3 0.030.03 비교예 3-3Comparative Example 3-3 0.030.03 0.020.02 0.040.04 비교예 3-4Comparative Example 3-4 0.120.12 0.050.05 0.040.04 비교예 3-5Comparative Example 3-5 0.090.09 0.120.12 0.020.02 비교예 3-6Comparative Example 3-6 0.060.06 0.110.11 0.010.01 비교예 3-7Comparative Example 3-7 0.040.04 0.10.1 0.060.06 비교예 3-8Comparative Example 3-8 0.030.03 0.090.09 0.090.09 비교예 3-9Comparative Example 3-9 0.130.13 0.60.6 0.110.11 비교예 3-10Comparative Example 3-10 0.150.15 0.050.05 0.10.1 비교예 3-11Comparative Example 3-11 0.090.09 0.070.07 0.090.09 비교예 3-12Comparative Example 3-12 0.110.11 0.060.06 0.050.05

표 4, 5에 기재된 바와 같이, 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 사용한 실시예 3-1 내지 실시예 3-12의 전환율(%)을 측정한 결과, 55.9 내지 99.8 %의 전환율(%)을 나타내었다. As shown in Tables 4 and 5, as a result of measuring the conversion (%) of Examples 3-1 to 3-12 using PCPAM-1 to PCPAM-12, which are absorbing member-type photocatalysts of the present invention, 55.9 to 99.8 % Conversion (%).

이에 반하여, 비교예 3-1 내지 비교예 3-12의 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 염료의 반응용액에 직접 분산시킨 후 전환율(%)을 측정한 결과, 벤질아민 유도체에서 다이벤질이민 유도체로의 전환이 거의 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다. In contrast, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 of Comparative Examples 3-1 to 3-12 were directly dispersed in the reaction solution of the dye without using an absorbing member, and then the conversion rate (%) was measured. As a result, it can be seen that almost no conversion from the benzylamine derivative to the dibenzylimine derivative occurred.

[실시예 4] 퓨로산 산화반응[Example 4] Furoic acid oxidation reaction

아래와 같은 퓨로산 1 mmol을 5 mL의 물에 녹인 뒤, 반응용액을 제조하였다. 상기와 같이 제조된 반응용액을 20 mL의 바이알에 10 mL씩 넣고, 상기와 같이 제조한 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 상기 반응용액에 넣어 실시예 4-1 내지 실시예 4-12의 산화반응을 실시하였다. After dissolving 1 mmol of furoic acid as follows in 5 mL of water, a reaction solution was prepared. Add 10 mL each of the reaction solution prepared as above into a 20 mL vial, and add PCPAM-1 to PCPAM-12, the absorbing member-type photocatalysts of the present invention prepared as described above, to the reaction solution, and Examples 4-1 to The oxidation reaction of Examples 4-12 was carried out.

이때 반응물인 상기 퓨로산에서 생성물인 퓨라논으로의 전환시 화학반응식은 하기 식 6과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the chemical reaction equation for conversion from the reactant furoic acid to the product furanone may be expressed as Equation 6 below.

[식 6][Equation 6]

Figure pat00034
Figure pat00034

상기 실시예 4-1 내지 실시예 4-12의 반응용액에 4시간 동안 가시광선 (22 W/m2, λ>450 nm)을 조사하여 전환 반응을 실시하였으며, 이때 광원과 반응 용액의 거리는 5 cm로 하였다.The conversion reaction was performed by irradiating the reaction solutions of Examples 4-1 to 4-12 with visible light (22 W/m 2 , λ>450 nm) for 4 hours, at which time the distance between the light source and the reaction solution was 5 It was made into cm.

광조사 이후 반응 용액의 물을 증발시켜 제거한 뒤, 핵자기공명스펙트럼(1H NMR, 300 MHz, D2O)로 분석하였다. After light irradiation, water of the reaction solution was evaporated to remove it, and then analyzed by nuclear magnetic resonance spectrum (1 H NMR, 300 MHz, D 2 O).

핵자기공명스펙트럼 분석에 있어서, 7.67, 7.25, 65.7 ppm에서 나타나는 퓨로산(반응물) 수소의 스펙트럼과 7.42, 6.25 ppm에서 나타나는 퓨라논(생성물) 수소 스펙트럼의 면적 비율로 전환율을 계산하였다. 상기 전환율(%)은 하기 식 7로부터 계산할 수 있다.In the nuclear magnetic resonance spectrum analysis, the conversion rate was calculated by the area ratio of the spectra of the furoic acid (reactant) hydrogen appearing at 7.67, 7.25, and 65.7 ppm and the furanone (product) hydrogen spectrum appearing at 7.42 and 6.25 ppm. The conversion rate (%) can be calculated from Equation 7 below.

[식 7] [Equation 7]

Figure pat00035
Figure pat00035

[비교예 4][Comparative Example 4]

비교예 4-1 내지 4-12는 제조예 1-1 내지 제조예 1-12에서 제조한 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 퓨로산 반응용액에 직접 분산시켜 전환율(%)을 측정하였다. In Comparative Examples 4-1 to 4-12, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-12 were directly added to the furoic acid reaction solution without using an absorbing member. Disperse to measure conversion (%).

이때 상기 비교예 4-1 내지 비교예 4-12에서 전환율(%)의 측정시 기타 조건은 실시예 4와 동일하며, 상기 실시예 4와 비교예 4에서 수행한 전환율(%)의 측정결과를 표 6에 나타내었다.At this time, when measuring the conversion rate (%) in Comparative Examples 4-1 to 4-12, other conditions are the same as in Example 4, and the measurement results of the conversion rate (%) performed in Example 4 and Comparative Example 4 are It is shown in Table 6.

실시예Example 전환율(%)Conversion rate (%) 비교예Comparative example 전환율(%)Conversion rate (%) 실시예 4-1Example 4-1 95.495.4 비교예 4-1Comparative Example 4-1 0.10.1 실시예 4-2Example 4-2 9494 비교예 4-2Comparative Example 4-2 0.20.2 실시예 4-3Example 4-3 9898 비교예 4-3Comparative Example 4-3 0.60.6 실시예 4-4Example 4-4 94.394.3 비교예 4-4Comparative Example 4-4 0.090.09 실시예 4-5Example 4-5 92.192.1 비교예 4-5Comparative Example 4-5 0.120.12 실시예 4-6Example 4-6 94.394.3 비교예 4-6Comparative Example 4-6 0.60.6 실시예 4-7Example 4-7 92.192.1 비교예 4-7Comparative Example 4-7 0.40.4 실시예 4-8Example 4-8 91.091.0 비교예 4-8Comparative Example 4-8 0.080.08 실시예 4-9Example 4-9 89.989.9 비교예 4-9Comparative Example 4-9 0.80.8 실시예 4-10Example 4-10 8888 비교예 4-10Comparative Example 4-10 0.70.7 실시예 4-11Example 4-11 89.489.4 비교예 4-11Comparative Example 4-11 0.50.5 실시예 4-12Example 4-12 88.588.5 비교예 4-12Comparative Example 4-12 0.40.4

표 6에 기재된 바와 같이, 본 발명의 광촉매 복합체 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 사용한 실시예 4-1 내지 실시예 4-12의 전환율(%)을 측정한 결과, 모두 80 % 이상 전환된 것 측정되었다. As shown in Table 6, as a result of measuring the conversion (%) of Examples 4-1 to 4-12 using the photocatalytic complexes PCPAM-1 to PCPAM-12 of the present invention, all of them were converted by 80% or more. Became.

이에 반하여, 비교예 4-1 내지 비교예 4-12의 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 반응용액에 직접 분산시킨 후 전환율(%)을 측정한 결과, 퓨로산에서 다퓨라논으로의 전환이 거의 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다. In contrast, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 of Comparative Examples 4-1 to 4-12 were directly dispersed in the reaction solution without using an absorbing member, and the conversion rate (%) was measured. , It can be seen that conversion of furoic acid to dafuranone hardly occurred.

[실시예 5] 4-나이트로페놀의 환원반응[Example 5] Reduction reaction of 4-nitrophenol

아래와 같은 4-나이트로페놀을 1,100 ppm의 용액으로 제조한 후, 20 mL의 바이알에 11 mL씩 넣고, 수소붕소나트륨을 넣어 반응용액을 제조하였다. 이후에 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 상기 반응용액에 넣어 실시예 5-1 내지 실시예 5-12의 반응용액을 제조하였다.After preparing a solution of 1,100 ppm of 4-nitrophenol as shown below, 11 mL each was added to a 20 mL vial, and sodium borohydride was added to prepare a reaction solution. Thereafter, the reaction solutions of Examples 5-1 to 5-12 were prepared by adding PCPAM-1 to PCPAM-12, which are absorbing member-type photocatalysts of the present invention, to the reaction solution.

이때 반응물인 상기 4-나이트로페놀에서 생성물인 4-아미노페놀로의 전환시 전체 화학반응식은 하기 식 8과 같이 나타낼 수 있다.At this time, the overall chemical reaction formula for conversion from the reactant 4-nitrophenol to the product 4-aminophenol can be expressed as Equation 8 below.

[식 8][Equation 8]

Figure pat00036
Figure pat00036

상기 실시예 5-1 내지 실시예 5-12의 반응용액에 4시간 동안 가시광선 (22 W/m2, λ>450 nm)을 조사하여 전환 반응을 실시하였으며, 이때 광원과 반응 용액의 거리는 5 cm로 하였다.The conversion reaction was carried out by irradiating the reaction solutions of Examples 5-1 to 5-12 with visible light (22 W/m 2 , λ>450 nm) for 4 hours, wherein the distance between the light source and the reaction solution was 5 It was made into cm.

광조사 이후 반응 용액은 uv-vis 흡수분광계를 이용해 전환율(%)을 측정하였다. 즉, 4-나이트로페놀(반응물)이 4-아미노페놀(생성물)로 전환되면 4-나이트로페놀의 최대 흡수파장인 400 nm에서 흡광도가 감소하게 되므로, 하기 식 9로 4-나이트로페놀에서 4-아미노페놀로의 전환율(%)을 계산할 수 있다. After light irradiation, the reaction solution was measured for conversion (%) using a uv-vis absorption spectrometer. That is, when 4-nitrophenol (reactant) is converted to 4-aminophenol (product), the absorbance decreases at 400 nm, which is the maximum absorption wavelength of 4-nitrophenol. Conversion to 4-aminophenol (%) can be calculated.

[식 9] [Equation 9]

Figure pat00037
Figure pat00037

[비교예 5][Comparative Example 5]

비교예 5-1 내지 5-12는 제조예 1-1 내지 제조예 1-12에서 제조한 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 4-나이트로페놀 반응용액에 직접 분산시켜 전환율(%)을 측정하였다. . In Comparative Examples 5-1 to 5-12, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 prepared in Preparation Examples 1-1 to 1-12 were reacted with 4-nitrophenol without using an absorbing member. It was directly dispersed in the solution to measure the conversion (%). .

이때 상기 비교예 5-1 내지 비교예 5-12에서 전환율(%)의 측정시 기타 조건은 실시예 5와 동일하며, 상기 실시예 5와 비교예 5에서 수행한 전환율(%)의 측정결과를 표 7에 나타내었다.At this time, when measuring the conversion rate (%) in Comparative Examples 5-1 to 5-12, other conditions are the same as in Example 5, and the measurement results of the conversion rate (%) performed in Example 5 and Comparative Example 5 It is shown in Table 7.

실시예Example 전환율(%)Conversion rate (%) 비교예Comparative example 전환율(%)Conversion rate (%) 실시예 4-1Example 4-1 89.389.3 비교예 4-1Comparative Example 4-1 0.40.4 실시예 4-2Example 4-2 92.792.7 비교예 4-2Comparative Example 4-2 0.20.2 실시예 4-3Example 4-3 9999 비교예 4-3Comparative Example 4-3 0.090.09 실시예 4-4Example 4-4 95.495.4 비교예 4-4Comparative Example 4-4 0.120.12 실시예 4-5Example 4-5 85.185.1 비교예 4-5Comparative Example 4-5 0.60.6 실시예 4-6Example 4-6 84.284.2 비교예 4-6Comparative Example 4-6 0.50.5 실시예 4-7Example 4-7 85.385.3 비교예 4-7Comparative Example 4-7 0.70.7 실시예 4-8Example 4-8 8282 비교예 4-8Comparative Example 4-8 0.40.4 실시예 4-9Example 4-9 80.980.9 비교예 4-9Comparative Example 4-9 0.080.08 실시예 4-10Example 4-10 84.584.5 비교예 4-10Comparative Example 4-10 0.60.6 실시예 4-11Example 4-11 88.988.9 비교예 4-11Comparative Example 4-11 0.70.7 실시예 4-12Example 4-12 85.485.4 비교예 4-12Comparative Example 4-12 0.80.8

표 7에 기재된 바와 같이, 본 발명의 광촉매 복합체 PCPAM-1 내지 PCPAM-12를 사용한 실시예 5-1 내지 실시예 5-12의 전환율(%)을 측정한 결과, 모두 80 % 이상 전환된 것 측정되었다. As shown in Table 7, as a result of measuring the conversion (%) of Examples 5-1 to 5-12 using the photocatalytic complexes PCPAM-1 to PCPAM-12 of the present invention, all of them were converted by 80% or more. Became.

이에 반하여, 비교예 5-1 내지 비교예 5-12의 공액화 고분자 CP-1 내지 CP-12의 0.2mg을 흡수부재를 사용하지 않고 반응용액에 직접 분산시킨 후 전환율(%)을 측정한 결과, 4-나이트로페놀에서 4-아미노페놀로의 전환이 거의 일어나지 않은 것을 확인할 수 있다. In contrast, 0.2 mg of the conjugated polymers CP-1 to CP-12 of Comparative Examples 5-1 to 5-12 were directly dispersed in the reaction solution without using an absorbing member, and the conversion rate (%) was measured. , It can be seen that almost no conversion of 4-nitrophenol to 4-aminophenol occurred.

[실시예 6] 흡수부재형 광촉매의 재사용 실험[Example 6] Reuse experiment of absorption member type photocatalyst

[실시예 6-1] 염료분해 반응에서 재사용 실험[Example 6-1] Reuse experiment in dye decomposition reaction

본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3을 사용하여 염료분해시 재사용 실험을 하였다. 본 발명에서 사용한 로다민 B와 메틸렌블루 및 메틸오렌지를 각각 물에 용해하여 20 ppm의 농도로 실시예 6-1-1 내지 실시예 6-1-3의 반응용액을 제조하였다. 이후에 20 ml의 바이알에 상기 반응용액 10 ml 와 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3를 함께 넣고 4 시간 동안 가시광선 (22 W/m2, λ>450 nm)을 조사하여 염료분해 반응을 실시하였으며, 이때 광원과 염료 용액의 거리는 5 cm로 하였다.In the case of dye decomposition, reuse experiment was conducted using PCPAM-3, which is an absorption member type photocatalyst of the present invention. Rhodamine B, methylene blue, and methyl orange used in the present invention were each dissolved in water to prepare reaction solutions of Examples 6-1-1 to 6-1-3 at a concentration of 20 ppm. Thereafter, 10 ml of the reaction solution and PCPAM-3, which is an absorption member type photocatalyst, were put together in a 20 ml vial and irradiated with visible light (22 W/m 2 , λ>450 nm) for 4 hours to conduct a dye decomposition reaction. , At this time, the distance between the light source and the dye solution was 5 cm.

4시간 동안 광조사한 후 상기 PCPAM-3를 꺼내고 물로 세척한 뒤 건조하여 새로운 상기 반응용액에 침지하고, 다시 4 시간 동안 동일한 조건으로 광조사를 실시하여 염료분해 반응을 실시하였다. 상기 염료분해 반응을 총 4회 실시하였으며, 반응 후 반응용액의 흡수스펙트럼을 측정하였다.After irradiation with light for 4 hours, the PCPAM-3 was taken out, washed with water, dried, immersed in a new reaction solution, and irradiated with light under the same conditions for 4 hours to carry out dye decomposition reaction. The dye decomposition reaction was performed a total of 4 times, and after the reaction, the absorption spectrum of the reaction solution was measured.

상기와 같이 측정된 반응용액의 흡수스펙트럼을 이용하여 식 1에 의거하여 염료분해율(%)을 측정하였다. 이때 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3의 재사용 횟수에 따른 반응용액의 흡수스펙트럼의 변화를 도 2의 (a) 내지 (c)로 나타내었다. 즉, 도 2의 (a) 내지 (c)는 실시예 6-1-1 내지 실시예 6-1-3의 반응용액을 이용하여 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3의 재사용 횟수에 따른 반응용액의 최대흡수파장에서의 흠광도(absorbance)의 변화를 나타낸 것이다. Using the absorption spectrum of the reaction solution measured as above, the dye decomposition rate (%) was measured according to Equation 1. At this time, changes in the absorption spectrum of the reaction solution according to the number of reuses of PCPAM-3, an absorption member type photocatalyst, are shown in FIGS. 2A to 2C. That is, Figure 2 (a) to (c) shows the reaction solution according to the number of reuse of PCPAM-3, an absorption member type photocatalyst, using the reaction solutions of Examples 6-1-1 to 6-1-3. It shows the change in absorbance at the maximum absorption wavelength.

도 2의 (a)를 살펴보면, 로다민 B의 반응용액의 경우에 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3의 경우에 4회 재사용시에도 염료분해율(%)이 72.3%로 나타났다. 또한 메틸렌 블루와 메팅 오렌지의 경우에는 상기 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3를 4회 재사용시에도 염료분해율(%)이 각각 89.1%, 40.0%로 측정되었다. 즉, 본 발명의 흡수부재형 광촉매는 4회 재사용한 경우에도 여전히 높은 염료분해효율을 유지함으로써, 재사용이 가능함을 알 수 있다. Referring to Figure 2 (a), in the case of the reaction solution of rhodamine B, in the case of PCPAM-3, which is an absorption member type photocatalyst of the present invention, the dye decomposition rate (%) was 72.3% even when reused 4 times. In addition, in the case of methylene blue and meting orange, even when the absorption member-type photocatalyst PCPAM-3 was reused 4 times, the dye decomposition rate (%) was measured to be 89.1% and 40.0%, respectively. That is, it can be seen that the absorption member-type photocatalyst of the present invention can be reused by still maintaining a high dye decomposition efficiency even when reused four times.

[실시예 6-2] 유기화학반응에서 재사용 실험[Example 6-2] Reuse experiment in organic chemical reaction

본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3을 사용하여 유기화학반응의 재사용 실험을 하였다. 즉, 벤즈알데하이드, 벤질아민, 퓨론산 및 4-나이트로페놀을 1 mmol의 농도로 각각 제조하여 실시예 6-2-1 내지 실시예 6-2-4의 반응용액을 제조하였다. 상기 반응용액의 제조시 상기 벤즈알데하이드와 벤질아민은 용매로 아세토나이트릴을 이용하였으며, 상기 퓨론산과 4-나이트로페놀의 용매는 물을 이용하였다. The organic chemical reaction was reused using PCPAM-3, an absorption member type photocatalyst of the present invention. That is, benzaldehyde, benzylamine, furonic acid and 4-nitrophenol were each prepared at a concentration of 1 mmol to prepare reaction solutions of Examples 6-2-1 to 6-2-4. In preparing the reaction solution, acetonitrile was used as a solvent for the benzaldehyde and benzylamine, and water was used as the solvent for the furonic acid and 4-nitrophenol.

상기와 같이 제조된 실시예 6-2-1 내지 실시예 6-2-4의 반응용액 5 ml를 20 ml의 바이알에 넣고, 각각 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3을 침지하였다. 이후에 4 시간 동안 가시광선 (22 W/m2, λ>450 nm)을 조사하여 반응을 실시하였으며, 이때 광원과 염료 용액의 거리는 5 cm로 하였다.5 ml of the reaction solutions of Examples 6-2-1 to 6-2-4 prepared as described above were put into a 20 ml vial, and PCPAM-3, an absorbing member type photocatalyst, was immersed in each. Thereafter, the reaction was carried out by irradiating visible light (22 W/m 2 , λ>450 nm) for 4 hours, and at this time, the distance between the light source and the dye solution was 5 cm.

광조사 4 시간 후 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3을 꺼내고 각각의 용매로 세척한 뒤 건조하여 새로운 상기 반응용액에 다시 침지하고 다시 4 시간 동안 광조사 하였다. 상기 반응을 총 4회 실시하였으며, 반응 후 반응용액의 용매를 증발하여 제거한 뒤, 핵자기공명분광분석하였다. After 4 hours of light irradiation, PCPAM-3, which is an absorption member type photocatalyst, was taken out, washed with each solvent, dried, immersed again in a new reaction solution, and irradiated again for 4 hours. The reaction was carried out a total of 4 times, and after the reaction, the solvent of the reaction solution was evaporated to remove it, followed by nuclear magnetic resonance spectroscopy.

상기 벤즈알데하이드, 벤질아민, 퓨론산 및 4-나이트로페놀에서 각각의 생성물로의 전환율(%)은 상기 식 3, 5, 7, 9를 통해 계산하였으며, 각각의 전환반응은 아래의 식 10 내지 식 13과 같다.The conversion rate (%) from the benzaldehyde, benzylamine, furonic acid and 4-nitrophenol to each product was calculated through Equations 3, 5, 7, 9, and each conversion reaction was calculated from the following Equations 10 to Same as Equation 13.

즉, 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3의 재사용 횟수에 따른 반응용액의 전환율(%)의 변화를 도 3의 (a) 내지 (d) 및 표 8에 나타내었다. 즉, 도 3의 (a) 내지 (d)는 실시예 6-2-1 내지 실시예 6-2-4의 반응용액을 이용하여 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3의 재사용 횟수에 전환율(%)을 나타낸 것이다. That is, the change in the conversion rate (%) of the reaction solution according to the number of reuses of the absorption member-type photocatalyst PCPAM-3 is shown in Figs. 3A to 3D and Table 8. That is, Figure 3 (a) to (d) is a conversion rate (%) to the number of reuse of the absorption member-type photocatalyst PCPAM-3 using the reaction solutions of Examples 6-2-1 to 6-2-4 Is shown.

도 3의 (a) 및 표 8을 살펴보면, 벤즈알데하이드 반응용액의 경우에 본 발명의 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3의 경우에 4회 재사용시에도 벤조산으로의 전환율(%)이 86.4 % 이상인 것으로 나타났다. 또한 도 3의 (b) 내지 (d) 및 표 9를 살펴보면, 벤질아민과 퓨론산 및 4-나이트로페놀의 경우에도 각각 다이벤질이민과 퓨라논 및 4-아미노페놀로의 전환율(%)이 상기 흡수부재형 광촉매인 PCPAM-3를 4회 재사용시에도 각각 84 %, 86 % 및 92%로 측정되었다. 즉, 본 발명의 흡수부재형 광촉매는 4회 재사용한 경우에도 여전히 높은 유기화합물의 전환율(%)을 나타냄으로써, 재사용이 가능함을 알 수 있다. Referring to Figure 3 (a) and Table 8, in the case of the benzaldehyde reaction solution, in the case of PCPAM-3, the absorption member type photocatalyst of the present invention, even when reused 4 times, the conversion rate (%) to benzoic acid is 86.4% or more. appear. In addition, looking at (b) to (d) of Figure 3 and Table 9, in the case of benzylamine, furonic acid, and 4-nitrophenol, respectively, the conversion rate (%) to dibenzylimine, furanone and 4-aminophenol is Even when the absorption member-type photocatalyst PCPAM-3 was reused 4 times, it was measured to be 84%, 86% and 92%, respectively. That is, it can be seen that the absorption member-type photocatalyst of the present invention can be reused by still exhibiting a high conversion rate (%) of organic compounds even when reused four times.

[식 10][Equation 10]

Figure pat00038
Figure pat00038

[식 11] [Equation 11]

Figure pat00039
Figure pat00039

[식 12] [Equation 12]

Figure pat00040
Figure pat00040

[식 13] [Equation 13]

Figure pat00041
Figure pat00041

실시예 6-2-1Example 6-2-1 실시예 6-2-2Example 6-2-2 실시예 6-2-3Example 6-2-3 실시예 6-2-4Example 6-2-4 재사용
횟수
recycle
Count
전환율 (%)Conversion rate (%)
1st 1 st 9898 9898 9898 9999 2nd 2 nd 92.392.3 8989 9797 9898 3rd 3 rd 90.290.2 9292 8989 9999 4th 4 th 86.486.4 8484 8686 9292

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명의 공액화 고분자를 이용한 흡수부재형 광촉매는 용매에 용해하여 사용하는 용액상 광촉매 또는 용매에 분산시켜 사용하는 분산상 광촉매와 달리 흡수부재에 공액화 고분자를 흡수시켜 사용이 가능하므로, 반응계 내에서 젖음성이 우수하므로 반응물과 공액화 고분자와 상호작용과 반응표면적이 증가하여 촉매효율이 향상된다. 또한, 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자를 흡수부재에 고정화시킴으로써 산란(scattering)에 의하여 빛을 다시 재흡수하는 과정을 반복하기 때문에 사용후 회수가 용이하고 재사용이 가능하다. 그리고 그 제조과정이 간단하고 편리하며, 필요에 따라서 흡수부재의 모양을 자유자재로 변형시킬 수 있으므로 응용범위가 넓은 특징을 갖는다. As described above, unlike a solution photocatalyst used by dissolving in a solvent or a dispersed photocatalyst used by dissolving in a solvent, the absorbing member type photocatalyst using the conjugated polymer of the present invention absorbs the conjugated polymer in the absorbing member. Because it is possible, since it has excellent wettability in the reaction system, the interaction between the reactant and the conjugated polymer and the reaction surface area increase, thereby improving the catalyst efficiency. In addition, since the process of reabsorbing light again by scattering is repeated by immobilizing a conjugated polymer having a photocatalytic function to the absorbing member, it is easy to recover and reuse after use. In addition, the manufacturing process is simple and convenient, and the shape of the absorbing member can be freely modified as necessary, so the application range is wide.

본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely exemplary, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.

Claims (8)

광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자가 흡수부재에 도입된 흡수부재형 광촉매로서,
아래의 화학식 1 또는 화학식 2의 구조를 갖는 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자; 및
상기 광촉매 기능을 갖는 공액화 고분자가 도입된 흡수부재;를 포함하는 흡수부재형 광촉매.

[화학식 1]
Figure pat00042


상기 화학식 1에서 X는 C, CR1R2, N, S, O, NR3, SO2이고, R1, R2, R3은 서로 상이하거나 동일하며, 각각 독립적으로 하나 이상의 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄이며, 탄소수가 1 내지 12의 알킬기 또는 알콕시기이며,

[화학식 2]
Figure pat00043


상기 화학식 2에서 R4, R5는 H, OR6, R7 이고, R6, R7은 서로 상이하거나 동일하며, 각각 독립적으로 하나 이상의 할로겐이 치환되거나 치환되지 않은 직쇄 또는 분지쇄인 1 내지 12의 알킬기 또는 알콕시기이다. 바람직하게는, R4, R5는 n-헥실, n-헵틸, n-옥틸, n-데실, n-도데실, n-에틸헥실, n-헥실옥시, n-헵틸옥시, n-옥틸옥시, n-데실옥시 및 2-에틸헥실옥시로 이루어진 군으로부터 선택되거나 조합하여 선택될 수 있다. X와 Y의 값은 각 반복 단위의 조성을 몰분율로 나타낸 것으로서 X는 0 내지 0.99의 실수이고, Y는 1-X이며,
또한 상기 화학식 1 또는 하기 화학식 2에서 Ar은
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
중 어느 하나이다.
As an absorbing member type photocatalyst in which a conjugated polymer having a photocatalytic function is introduced into the absorbing member,
A conjugated polymer having a photocatalytic function having the structure of Formula 1 or Formula 2 below; And
Absorbing member-type photocatalyst comprising; an absorbing member into which the conjugated polymer having the photocatalytic function is introduced.

[Formula 1]
Figure pat00042


In Formula 1, X is C, CR 1 R 2 , N, S, O, NR 3 , SO 2 , and R 1 , R 2 , R 3 are different from each other or the same, and each independently one or more halogens are substituted or It is an unsubstituted linear or branched chain, and is an alkyl group or alkoxy group having 1 to 12 carbon atoms,

[Formula 2]
Figure pat00043


In Formula 2, R 4 , R 5 are H, OR 6 , R 7 , R 6 , R 7 are different from each other or the same, and each independently one or more halogens substituted or unsubstituted linear or branched chain 1 to It is a 12 alkyl group or an alkoxy group. Preferably, R 4 , R 5 is n-hexyl, n-heptyl, n-octyl, n-decyl, n-dodecyl, n-ethylhexyl, n-hexyloxy, n-heptyloxy, n-octyloxy, n-decyloxy And 2-ethylhexyloxy, or may be selected in combination. The values of X and Y represent the composition of each repeating unit in mole fraction, where X is a real number from 0 to 0.99, Y is 1-X,
In addition, Ar in Formula 1 or Formula 2 below is
Figure pat00044
,
Figure pat00045
,
Figure pat00046
,
Figure pat00047
,
Figure pat00048
,
Figure pat00049
Is either.
청구항 1에 있어서,
상기 흡수부재는 부직포, 직포, 패드 및 여과지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 흡수부재형 광촉매.
The method according to claim 1,
The absorbing member is an absorbent member type photocatalyst, characterized in that any one of non-woven fabric, woven fabric, pad, and filter paper.
청구항 1 또는2의 흡수부재형 광촉매를 이용하는 광촉매 반응
Photocatalytic reaction using the absorption member type photocatalyst of claim 1 or 2
청구항 3에 있어서,
상기 광촉매 반응은 유기 염료의 분해반응, 유기 화합물의 산화반응, 유기 화합물의 환원반응 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광촉매 반응.
The method of claim 3,
The photocatalytic reaction is any one of a decomposition reaction of an organic dye, an oxidation reaction of an organic compound, and a reduction reaction of an organic compound.
청구항 4에 있어서,
상기 유기 염료는 로다민 B(Rhodamine B), 메틸렌블루(methylene blue), 메틸오렌지(methylorange) 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 광촉매 반응.
The method of claim 4,
The organic dye is a photocatalytic reaction, characterized in that any one of rhodamine B (Rhodamine B), methylene blue (methylene blue), methyl orange (methylorange).
청구항 4에 있어서,
상기 유기 화합물의 산화반응은 밴즈알데하이드 유도체, 벤질아민 유도체 및 퓨로산 중 어느 하나를 대상으로 하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응.
The method of claim 4,
The oxidation reaction of the organic compound is a photocatalytic reaction, characterized in that targeting any one of a benzaldehyde derivative, a benzylamine derivative and a furoic acid.
청구항 4에 있어서,
상기 유기 화합물의 환원반응은 4-나이트로페놀을 대상으로 하는 것을 특징으로 하는 광촉매 반응.
The method of claim 4,
A photocatalytic reaction, characterized in that the reduction reaction of the organic compound targets 4-nitrophenol.
공액화 고분자를 제조하는 제 1 단계(S100);
제 1 단계에서 제조된 공액화 고분자를 유기용매에 녹여 공액화 고분자 용액을 제조하는 제 2 단계(S200);
제 2 단계에서 제조된 상기 공액화 고분자 용액을 흡수부재에 도입하는 제 3 단계(S300); 및
제 3 단계에서 제조된 상기 공액화 고분자 용액이 흡수된 흡수부재를 열처리하는 제 4 단계(S400);를 포함하는 것을 특징으로 하는 흡수부재형 광촉매의 제조방법.

A first step (S100) of preparing a conjugated polymer;
A second step (S200) of preparing a conjugated polymer solution by dissolving the conjugated polymer prepared in the first step in an organic solvent;
A third step (S300) of introducing the conjugated polymer solution prepared in the second step into an absorbent member; And
A fourth step (S400) of heat-treating the absorbing member into which the conjugated polymer solution prepared in the third step is absorbed. The method of manufacturing an absorbing member-type photocatalyst comprising:

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