[发明专利]一种用于二氧化碳合成环状碳酸酯的界面离子液体负载型催化剂

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳合成环状碳酸酯的界面离子液体负载型催化剂。其特征在于载体为矿物材料，其具有价格低廉、比表面积大及多孔结构等特点，将离子液体负载到载体上，不仅增加了离子液体的催化性能，大大减少了离子液体用量，节约了成本，可用作为非均相催化剂，利于催化剂回收与循环使用。该催化剂采用离子液体、卤化锌和矿物材料在氮气气氛下，机械搅拌合成，按照一定的投料比将各种反应物复合，在80‑140℃的温度下搅拌反应10‑14h，而制备。该催化剂价格低廉、容易制备，而且对催化环氧化物与二氧化碳生成环状碳酸酯具有优异的催化活性和选择性，是一类新型可规模化生产的催化剂。

技术领域

本发明属于绿色化学催化技术、材料应用领域，具体涉及一种新型的界面离子液体负载型催化剂的制备方法，以及利用该负载型离子液体催化CO₂合成环状碳酸酯的应用。

背景技术

CO₂是目前地球上最主要的温室气体，是造成了全球气候变暖的主要物质。然而CO₂是一种廉价、丰富、清洁、无毒、可循环利用的C1资源，可直接利用其与环氧化合物环加成反应不仅能缓解大气中CO₂的浓度以及“碳源危机”，而且可以获得到高附加值的碳酸丙烯酯。反应中的副产物可以忽略不计，这是一个符合绿色化学标准的原子经济反应。

近年来，广泛地用离子液体(CN102336735A、CN110885314A、CN112159387A)催化CO₂与环氧化合物合成碳酸丙烯酯。主要是由于离子液体具有很好的溶解能力、热稳定性高等优异的性质，同时可以用来代替传统的有机溶剂作为化学反应的介质，但以咪唑溴盐为代表的离子液体价格昂贵，重复回收成本高，回收率低且耗能较大等弱点。解决方案是将具有催化功能的离子液体负载到多孔载体上，这样不仅解决了离子液体用量过多的问题，也增加了离子液体与底物的接触，促进催化。目前已报道出各种不同的负载型离子液体的非均相催化剂，使用聚苯乙烯树脂(ZL101239965A)、金属有机骨架化合物MOF(CN109365002A)、介孔分子筛SBA-16(ZL102516220A)等作为载体。但是这些载体具有价格昂贵，制作过程复杂等缺点。针对上述缺陷，本发明提出一种新型的负载型催化剂，具体的为使用储存量巨大、结构稳定、价格低廉以及比表面积大和独特孔道结构的矿物材料作为载体，通过一列的制备过程负载离子液体进而获得非均相催化剂。实验表明该界面离子液体负载型催化剂对二氧化碳合成环状碳酸酯具有较高催化活性和选择性，显示着更广泛、绿色、安全、高效的应用前景。

发明内容

本发明的目的是为了解决二氧化碳合成环状碳酸酯中存在的催化剂价格昂贵以及回收条件较为苛刻等问题，提出了一种新型的界面离子液体负载型催化剂，以及利用其催化CO₂合成环状碳酸酯的应用。

本发明的反应通式：

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

本发明提供了一种新型的界面离子液体负载型催化剂的制备方法，具体步骤为：

步骤1、用天平称取一定投料比的卤化锌、离子液体与矿物材料于单口的圆底烧瓶中，备用；

步骤2、将圆底烧瓶置于氮气气氛下，使用油浴锅加热到80-140℃，并机械搅拌一定时间获得。

步骤3、反应结束后，用无水乙醇离心洗涤产物3-4次；

步骤4、将样品在60℃真空干燥箱中过夜，烘干后将样品研磨密封储存，备用。

所述的载体为矿物材料，具体包括沸石、蒙脱石、凹凸棒石、坡缕石、高岭石、埃洛石、硅藻土、皂石、锂皂石等含有孔道结构的矿物；

所述离子液体，包括1-乙基-3-甲基咪唑溴盐、1-丁基-3-甲基咪唑溴盐、1-辛基-3-甲基咪唑溴盐、1-癸基-3-甲基咪唑溴盐；