[发明专利]共价有机框架负载钴催化剂及其制备和应用

说明书

本发明公开了一种新型异相催化剂Co(II)@TF‑TA COF的制备：共价有机框架(COFs)材料负载金属钴用于催化二氧化碳和环氧化合物合成环碳酸酯化合物。该材料的结构单元中含有钴‑卟啉复合物，可以用于催化二氧化碳和环氧化合物之间的反应。此外，COFs具有较大的比表面积和开放的孔道结构，可以增强对二氧化碳的吸附能力。因此Co(II)@TF‑TA COF在常温、常压条件下可以同时实现对二氧化碳气体的吸附和催化转化生成环碳酸酯。反应底物种类可扩展、反应产率高、催化剂可循环使用、操作简便、产物附加值高。

技术领域

本发明涉及一种新型异相催化剂Co(II)@TF-TA COF的制备：共价有机框架(COFs)材料负载金属钴用于(二氧化碳吸附与转化)催化二氧化碳和环氧化合物反应合成环碳酸酯化合物。

背景技术

二氧化碳是一种温室气体，寻找简单便捷的方法降低环境中的二氧化碳浓度和含量已经成为人类迫切需要解决的问题。二氧化碳和环氧化合物可以在催化剂的催化作用下反应生成环碳酸酯化合物，而环碳酸酯又是一种高附加值的化学品，可用于非质子极性溶剂、制药、精细化工中间体等领域。迄今为止，人们已经开发出了多种可用于催化该反应的催化剂，包括：有机催化剂(如：席夫碱、季胺盐、季膦盐、离子液体)、金属复合物(如：金属-salen复合物、金属-卟啉复合物)、金属氧化物、功能性聚合物等。遗憾的是，多数催化剂催化该反应的条件都需要较高的温度和压力，这极大地限制了这些催化剂的应用。因此，开发出一种可以在常温、常压条件下就能催化二氧化碳转化的催化剂已经成为迫切需要实现的目标。

共价有机框架(Covalent organic frameworks,COFs)材料也被称为“有机分子筛”，具有孔道结构开放有序、易于进行化学修饰改性、化学/热稳定性好等优点，是一种新型的有机聚合物多孔材料(参考文献1：A.P.A.I.Benin,N.W.Ockwig,M.O′Keeffe,A.J.Matzger and O.M.Yaghi,Science,2005,310,1166.)。近年来，以COFs为催化剂载体负载金属化合物用于制备异相反应催化剂已经成为材料领域研究的新热点。

在这里，我们制备出了一种新型的COFs材料Co(II)@TF-TA COF，该材料的结构单元中含有钴-卟啉复合物，可以用于催化二氧化碳和环氧化合物之间的反应。此外，由于COFs具有较大的比表面积和开放的孔道结构，可以增强其对二氧化碳的吸附能力，因此Co(II)@TF-TA COF在常温、常压条件下就可以同时实现对二氧化碳气体的吸附和催化转化生成环碳酸酯。

发明内容

在这里，我们制备出了一种新型的COFs材料Co(II)@TF-TA COF，该材料的结构单元中含有钴-卟啉复合物，可以用于催化二氧化碳和环氧化合物之间的反应。此外，COFs具有较大的比表面积和开放的孔道结构，可以增强对二氧化碳的吸附能力。因此Co(II)@TF-TA COF在常温、常压条件下可以同时实现对二氧化碳气体的吸附和催化转化生成环碳酸酯。

为实现本发明目的，其采用具体技术方案如式1所示：