[发明专利]以硅烷化改性分子筛为载体的高分散性戊二酸锌催化剂的制备及其催化行为

说明书

技术领域

本发明涉及一种硅烷化改性分子筛为载体的高分散性戊二酸锌催化剂的制备方法，及其用于催化CO₂与环氧烷烃共聚反应的应用，属于工业催化和高分子化学领域。 

背景技术

CO₂是一种温室气体，预测到2030年全球CO₂的排放量可能超过380亿吨，而由此引发的温室效应将严重威胁人类的生存。另一方面，CO₂是地球上储量最丰富的廉价碳资源，总量约为2.75×10¹²吨，比煤、石油、天然气的总和还要多；最重要的是CO₂无味、无毒、分子结构稳定，可以转化为多种重要的化学品；从环境保护和资源利用的角度出发，研究CO₂的各种有效利用途径已成为当代科学家们面临的重大课题。 

近年来，在CO₂资源化利用中最具发展前景的是利用CO₂和PO共聚合成聚碳酸亚丙酯，聚碳酸亚丙酯属于可生物降解类塑料，在自然环境中可完全降解为CO₂和H₂O，可广泛用于一次性包装材料、一次性医用材料和农用地膜等方面。CO₂的具有化学惰性，利用CO₂合成聚碳酸亚丙酯的关键点在于寻找廉价高效的催化剂，在众多催化剂中，由戊二酸锌催化所得的共聚产物具有完全交替的聚碳酸酯结构，而且相对其它催化体系其可操作性强，成本低，因而最具工业应用前景。 

韩国科技大学的M Ree等人研究了不同锌源(ZnO、Zn(OH)₂、Zn(NO₃)₂·6H₂O以及ZnEt₂)与戊二酸在非极性溶剂中通过“浆泥式”反应制备的戊二酸锌的催化活性，发现由ZnO与戊二酸制备的戊二酸锌在CO₂与环氧丙烷的共聚反应中表现出较高的催化活性，催化效率达到64g聚合物/g戊二酸锌(Ree M，Bae JY，Jung J H，et al.Journal of Polymer Science：Part A.PolymerChemistry，1999，37：1863-1876)。 

戊二酸锌是一种非均相催化剂，其催化效率与催化剂的表面结构有密切联系。相关研究表明制备具有完美结晶和小颗粒尺寸的戊二酸锌是提高催化效率的有效方法，通过共沉淀法制备的高分散MCM-41负载戊二酸锌催化剂，应用于CO₂与环氧丙烷的共聚反应，可获得了高分子量和严格交替结构的聚合物，该体系催化效率达89.5g聚合物/g戊二酸锌(黎演明，黄慨，杨辉等.高分子材料科学与工程，2012，28(6)：36-39，44.)。中科院广州化学研究所的孟跃中等人提出了一种元机插层纳米催化剂的制备方法(CN 1449866A)，该法首先用强极性溶剂对戊二酸锌进行溶解并以此为插入物，以蒙脱士、云母以及蛭石等无机粉体材料为基体进行插层反应，然后再用弱极性溶剂对戊二酸锌组分进行晶格修饰从而制得无机插层纳米 催化剂，该催化剂的特点是戊二酸锌可以的充分分散在无机基体的表面和内部，并具有完美的晶体结构和较高的比表面积，从而进一步提高了催化效率。 

CO₂与环氧烯烃的共聚反应是在有机溶剂中进行的，负载类的戊二酸锌催化剂因具有大的表面能而容易聚集，同时由于无机相与有机相的表面亲和性较差，界面作用及相容性不理想，致使催化活性变化很大，这对进一步提高其催化活性，以及生产具有稳定性能的催化剂带来困难。现有技术制备了硅烷化改性MCM-41负载型戊二酸锌催化剂针，该催化剂与有机相有着很好的表面亲和性，能在有机相中均匀分散，可缩短CO₂与PO共聚合成聚碳酸亚丙酯的诱导期，加快反应速率(黎演明，黄慨，杨辉，等.环境工程学报，2012，6(10)：3693～3698)。但该催化剂的制备过程需要使用大量的甲苯，毒性较大而且价格较高。 

发明内容：

针对现有技术的不足，本发明的目的之一是提供以硅烷化改性分子筛为载体的高分散性戊二酸锌催化剂及其制备方法。 

本发明的目的之二在于提供这种以硅烷化改性分子筛为载体的高分散性戊二酸锌催化剂在催化CO₂与环氧烷烃共聚合成可生物降解聚碳酸亚丙酯中的用途。 

本发明的技术方案如下：