[發明專利]一種負載型咪唑類離子液體催化劑的制備方法

在審

• 申請號: 201711176123.0
• 申請日: 2017-11-22
• 公開（公告）號: CN107812538A
• 公開（公告）日: 2018-03-20
• 發明（設計）人: 王存江;鮑超;劉振宇;付濤
• 申請（專利權）人: 林州市科能材料科技有限公司
• 主分類號: B01J31/08
• 分類號: B01J31/08;C07D317/38
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司41111
• 代理人: 陳勇

技術領域

本發明涉及化學催化材料合成技術領域，具體涉及一種負載型咪唑類離子液體催化劑的制備方法。

背景技術

二氧化碳作為主要的溫室氣體，同時又是地球上蘊藏最豐富的C1資源，出于環境保護與能源利用的雙重需求，二氧化碳的固定轉化已成為全球關注的焦點。二氧化碳與環氧化合物環加成反應合成環狀碳酸酯是目前二氧化碳固定的有效途徑之一。而且，環狀碳酸酯是一種重要的工業原料，在藥物中間體、電池電解液、有機碳酸酯合成等方面具有廣泛用途。現有的催化二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯的催化劑有均相催化劑和非均相催化劑2種類型，其中，均相催化劑主要為堿金屬碳酸鹽、堿金屬氫氧化物、季磷鹽、季銨鹽、磷酸鹽、離子液體等，非均相催化劑主要包括活性氧化鋁、堿性沸石、陰離子交換樹脂等。近年來，離子液體作為一種新型綠色介質，是一種由陰陽離子組成的有機鹽類，在室溫或接近室溫下呈現液態且具有蒸氣壓低、 揮發性小、 導電與導熱性好、 熱穩定性高、 結構可調等特性，因此被廣泛應用于催化二氧化碳與環氧化合物合成環狀碳酸酯。然而，采用離子液體作為催化劑存在反應后難以從產物中分離出來，導致反應成本高，這就促使人們研究高活性且易于分離的非均相催化劑。因此，如何實現離子液體催化劑的固載化成為當前研究的熱點。

目前固載離子液體催化劑的方法有：(1)浸漬法：將離子液體滴加到固體載體上，至載體完全濕潤，或者將載體浸入到過量的離子液體中；浸漬后，用索氏抽提器洗滌除去載體上未被吸附的離子液體即可；最后將固載化離子液體進行干燥處理。雖然浸漬法是最常用的負載型離子液體催化劑的制備方法，但該法得到的固載型離子液體催化劑在應用中離子液體流失嚴重，穩定性差，且嚴重影響產品質量。(2)鍵合法：為了克服上述浸漬法中通過陰離子固載化時破壞載體的結構、降低酸度、局限于Lewis酸類離子液體等缺點，人們又研究出通過鍵合法將離子液體固載到載體上，即指載體與離子液體之間通過共價鍵的方式結合。目前采用硅烷偶聯劑的方法固載離子液體的研究也很多，但偶聯劑大多價格昂貴，難以實現大規模生產。綜上所述，尋找一種成本低廉、回收及循環利用簡單、催化活性高的固載化離子液體催化劑具有重要意義。

發明內容

針對現有技術中存在的問題和不足，本發明提供一種負載型咪唑類離子液體催化劑的制備方法。采用本發明制備方法制備得到的負載型咪唑類離子液體催化劑催化活性高、化學選擇性好，易于分離回收，循環利用簡單，能夠極大地降低反應成本；此外，本發明采用氯甲基化聚苯乙烯樹脂作為離子液體催化劑的載體，利用載體的大孔優勢和疏水通道，有利于二氧化碳與環氧化合物的催化反應順利進行，高產率合成環狀碳酸酯。

為實現發明目的，本發明采用的技術方案如下：

一種負載型咪唑類離子液體催化劑的制備方法，包括以下步驟：

（1）樹脂清洗：將氯甲基化聚苯乙烯樹脂加入反應釜，然后向反應釜中加入去離子水對氯甲基化聚苯乙烯樹脂進行洗滌，至洗滌液的PH為中性時停止洗滌，將洗滌液從反應釜中排出；

（2）樹脂溶脹：向反應釜中加入四氫呋喃，四氫呋喃浸沒氯甲基化聚苯乙烯樹脂，在室溫條件下浸泡3.5-5h，然后將四氫呋喃從反應釜中排出，得到溶脹后的氯甲基化聚苯乙烯樹脂；其中，四氫呋喃和氯甲基化聚苯乙烯樹脂的質量比為（2-3）：1；

（3）一步負載：向反應釜中加入反應溶劑1和咪唑，開啟攪拌，在攪拌轉速為80-100rpm的條件下，向反應釜中添加氫氧化鈉，待氫氧化鈉添加完畢后，將反應釜內的溫度加熱升溫至55-60℃，回流反應5-6h；其中，所述咪唑、反應溶劑1、氫氧化鈉和氯甲基化聚苯乙烯樹脂的質量比為（0.55-0.65）：（2-2.5）：（0.3-0.4）：1；

（4）洗滌：反應結束后，待反應體系的溫度降至室溫，對反應體系進行過濾處理，濾液從反應釜中排出，濾出物留在反應釜中，然后向反應釜中加入去離子水對濾出物進行洗滌，至洗滌液的PH為中性時停止洗滌，將洗滌液從反應釜中排出，得到咪唑化的聚苯乙烯樹脂；