[发明专利]电极诱导二氧化碳催化合成碳酸二丙酯的方法

说明书

本发明涉及一种电极诱导二氧化碳催化合成碳酸二丙酯的方法，属于新能源材料与绿色制造领域。目的是为了解决现有技术存在设备投入高但产率低的问题。本发明的方法是将CO2捕集并封存于固碳溶剂中，用电极方式使二氧化碳在固碳溶液中的铜电极上进行电极诱导，再将被诱导活化的二氧化碳置入一反应器中，加入正丙醇，在催化剂作用下于40～95℃回流反应2～4h，分离、干燥后得到碳酸二丙酯。本发明具有大规模减少温室气体排放，减缓全球变暖最经济可行的方法之一，环保、无毒、生产设备要求低等特点，无需高压条件和防腐条件，生产安全有保障。

技术领域

本发明涉及一种电极诱导二氧化碳催化合成碳酸二丙酯的方法，属于新能源材料与绿色制造领域。

背景技术

碳酸二丙酯(Dipropyl Carbonate，简称DPC)是碳酸酯中的重要物质，有着广泛的用途，常温下为无色液体，有类似乙醚的气味，微溶于水，可混溶于乙醇、乙醚等有机溶剂，熔点-43℃，沸点168.2℃，密度0.949/(4℃)，闪点25℃。DEC排放到环境中时，可以被缓慢地水解为二氧化碳和丙醇两种无害的产品。

DPC用途十分广泛，是重要的有机合成中间体，在能源、汽车、电子、医药等领域具有很高的工业应用价值。碳酸酯类具有较好的电化学稳定性、较高的闪点和较低的熔点，因此在锂离子电池中得到了实际应用。而碳酸二丙酯与碳酸二甲酯及碳酸二乙酯相比具有更大的分子量，其闪点和耐氧化能力得到进一步提高，从而使电解液的电化学稳定性和电池的安全性能也相应提高。碳酸二丙酯最大的潜在用途是作为燃料油的含氧添加剂，其同系物碳酸二乙酯的含氧值(40.6％)远高于传统替代产品MTBE(18.2％)，作为汽油和柴油机燃料的含氧添加剂时,能提高汽油的燃烧性能，减少污染物的排放。而与碳酸二乙酯相比，DPC的沸点更高，更适于作柴油的含氧添加剂。碳酸二丙酯以其用途广泛、环境友好。

碳酸二丙酯的合成方法有：光气法、酯交换法、氧化羰基合成法、尿素醇解法、气相法氧化羰基合成、液相法合成法、醇与二氧化碳直接合成法、脂肪分解酶催化法及丙醇氧化羰基合成方法等。

2007年天津大学硕士研究生李冶明在硕士论文中研究了丙醇氧化羰基合成碳酸二丙酯的催化剂体系及最佳反应条件，采用钾盐助剂和氯化盐助剂，正丙醇的转化率为24.6％；而采用KOH处理活性碳后，增大了比表面，正丙醇的转化率上升为26.1％；产率可达。

2011年石油化工第40卷12期报道了骆铭等碱性离子液体催化合成碳酸二丙酯，反应时间为5h，产率可达56.2％；2013年化工进展报道了陆敏等类水滑石催化合成碳酸二丙酯，产率达67％。

最新的碳酸二丙酯制备方法是：气相氧化羰基合成碳酸二丙酯的研究国内外处于起步阶段，还没有比较系统的研究。而在已报导的氧化羰基合成碳酸酯的催化剂体系中，仍然存在醇类转化率低，催化剂易失活等问题。

综上所述，传统光气法合成DPC由于光气是剧毒品，且副产盐酸易腐蚀设备，环境污染严重，所以非光气法生产DPC工艺必将取代光气法；氧化羰基气相合成法和氧化羰基合成法在众多合成碳酸二烷基酯的方法中，以其原子经济性，生产工艺无污染，温和的反应条件，廉价、可再生的反应物，符合绿色化工的发展趋势，成为最有开发前景的合成方法，但设备投入高，产率最高达65-70％，不能直接消耗CO₂。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有技术存在设备投入高但产率低的问题，提供一种电极诱导二氧化碳催化合成碳酸二丙酯的方法，该方法以二氧化碳为起始原料在固碳溶剂中用电解法诱导活化二氧化碳，在催化剂作用下，催化合成碳酸二丙酯，该方法能够提高空气质量，减缓环境带来的温室效应。

本发明的目的是通过以下技术方案实现的。