[发明专利]一种金属络合共价有机框架材料及其制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种金属络合共价有机框架材料及其制备方法与应用，其结构式如式I所示：式I中，R₁＝‑OAc、‑Cl、‑ClO₄或‑Et₂；R₂＝‑H、‑^tBu、‑Oet或‑OMe；M＝Zn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr、Mn或V；R₃＝‑CH₂‑CH₂‑、‑Ph‑(‑Ph‑为苯基)或‑Ch‑(‑Ch‑为环己烷基)。

技术领域

本发明属于催化剂合成技术和精细化工技术领域，具体涉及了一种金属络合共价有机框架材料及其制备方法与应用。

背景技术

公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

CO₂作为一种典型的温室气体，其过度排放所引起的气候变化及危害已成为全球最受关注的环境问题之一。同时，作为C₁家族中最为廉价和丰富的碳资源，CO₂的固定化和资源化利用是实现CO₂减排和“碳中性”的重要手段。目前广为研究的CO₂资源化过程主要为将其选择性转化为醇、醛、酸、酯、醚、合成气、烯烃和芳烃等能源燃料或化学品。

其中，二氧化碳与环氧化合物反应生成环碳酸酯受到了越来越多的关注，其主要原因为环碳酸酯是重要的工业溶剂，尤其应用到锂离子电池电解液领域。但二氧化碳与环氧化合物的反应，目前面临的主要问题包括：1.该反应目前多使用均相催化体系，催化剂分离和回收困难；2.该反应所需的操作条件较为苛刻，一般需高温高压操作(140℃，4MPa以上)。上述问题造成反应装置及配套设备投资高、操作能耗大、安全性低，很难实现二氧化碳的大规模高效利用。因此，开发高效的催化体系具有重要意义。

目前，应用于二氧化碳与环氧化合物反应的高效催化体系主要包括席夫碱基配合物、Salen金属配合物、金属有机框架材料及共价有机框架材料等。但发明人发现，上述催化体系仍难以完全解决催化剂分离回收困难及操作条件苛刻的问题，且基于传统合成方法的有机多孔材料其生产和放大困难。

发明内容

为了解决现有技术中存在的技术问题，本发明的目的是提供一种金属络合共价有机框架材料及其制备方法与应用。

为实现上述发明目的，本发明的一个或多个实施例公开了以下技术方案：

第一方面，本发明提供了一种金属络合共价有机框架材料，其包括式I所示结构单元：

式I中，R₁＝-OAc、-Cl、-ClO₄或-Et₂；R₂＝-H、-^tBu、-Oet或-OMe；M＝Zn、Fe、Co、Ni、Cu、Cr、Mn或V；R₃＝-CH₂-CH₂-、-Ph-(-Ph-为苯基)或-Ch-(-Ch-为环己烷基)。

第二方面，本发明提供所述金属络合共价有机框架材料的制备方法，包括如下步骤：

以5,5'-((5'-(4-((3-(叔丁基)-5-甲酰-4-羟基苯基)乙炔基)苯基)-[1,1'：3'，1”-三苯基]-4,4”-二基)双(乙炔-2,1-二基))双(3-(叔丁基)-2-羟基苯甲醛)和胺类化合物为有机配体，以四氢呋喃和无水乙醇为反应溶剂，并加入醋酸溶液，反应，制得晶态的共价有机框架材料；

将共价有机框架材料、金属盐化合物以及一元脂肪醇混合，反应，制得金属基共价有机框架材料M-COF。

第三方面，本发明提供所述金属基共价有机框架材料M-COF在催化二氧化碳和环氧化合物反应制备环碳酸脂中的应用。