[發明專利]一種氮化碳/氧化石墨烯復合材料的應用

有效

• 申請號: 201810425759.2
• 申請日: 2018-05-07
• 公開（公告）號: CN108579789B
• 公開（公告）日: 2021-06-01
• 發明（設計）人: 柳娜;王軍;楊松;吳晶;李水;薛冰;李永昕
• 申請（專利權）人: 常州大學
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;C07D317/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發明涉及一種氮化碳/氧化石墨烯復合材料的應用，該復合材料用于合成碳酸乙烯酯過程，以氧化石墨烯和二氰二胺為原料，通過簡單浸漬、烘干、焙燒程序實現氮化碳/氧化石墨烯復合材料的制備，從而獲得用于合成碳酸乙烯酯過程的新型固體催化劑。該方法操作簡單，得到的固體催化劑在反應后經過過濾即可繼續循環使用，重復使用性能好，制備成本低。將本發明制備的固體催化劑用于碳酸二甲酯與乙二醇酯交換合成碳酸乙烯酯過程，取得了很好的催化效果。

技術領域

本發明涉及氮化碳/氧化石墨烯復合材料，特別涉及一種用于碳酸二甲酯與乙二醇酯交換合成碳酸乙烯酯過程固體催化劑的制備方法。

背景技術

碳酸乙烯酯(ethylene carbonate EC)是一類重要的有機化學品，廣泛用于有機合成、氣體分離、電化學、高分子合成、印染、塑料等領域。碳酸乙烯酯的合成法主要有光氣法、酯交換法、尿素醇解法、環氧乙烷與二氧化碳加成法。光氣法由于原料中的光氣劇毒，對人和環境造成嚴重傷害被禁用；尿素醇解法由于使用的催化劑不易分離一般不被采用；環氧化物與二氧化碳加成法雖然工藝流程短，收率高，選擇性好，但操作壓力高，對設備要求較高。酯交換法是目前工業生產常用的方法。

目前酯交換合成碳酸乙烯酯過程所用的催化劑大多為堿性，如NaOH、KOH、NaOCH₃、KOCH₃等，這些催化劑活性較高，但在實際應用過程中發現這類催化劑在反應液中溶解性差，易沉淀，易結垢，重復使用后活性下降很快，影響了催化劑壽命，且容易在蒸餾塔中析出，堵塞管道。并且，這些催化劑難以從產物中分離出來，這就促使人們研究高活性且易于分離的非均相催化劑。

有文獻報道過幾種非均相催化劑，如季胺型強堿樹脂，磺酸型強酸樹脂，羧酸型弱酸樹脂，浸漬了堿金屬、堿土金屬硅酸鹽的SiO₂，其中季胺型強堿樹脂活性最高，這類催化劑不存在后續分離問題，但普遍活性都不高。

綜上所述，尋找一種成本低廉、催化劑循環利用簡單、催化活性高的合成碳酸乙烯酯固體催化劑具有重要意義。

發明內容

本發明要解決的技術問題是針對目前合成碳酸乙烯酯過程所用固體催化劑活性低、回收困難、成本高等缺陷。

為了解決上述問題，本發明提供一種固體催化劑制備方法，可以實現該固體催化劑在碳酸二甲酯和乙二醇反應合成碳酸乙烯酯過程中的高催化活性、高選擇性，而且催化劑回收及循環利用方便，催化劑制備成本低，方法簡單。

本發明解決其技術問題所采用的技術方案是：

本發明所述的催化劑是以氧化石墨烯和二氰二胺為原料，通過浸漬、烘干、焙燒程序實現氮化碳/氧化石墨烯復合材料的制備。

作為對本發明的限定，

(1)首先將二氰二胺溶于溶劑中，溶劑可以是無離子水或乙醇，其中二氰二胺與溶劑的質量比為1:20-1:30，隨后將溶液升溫至30-60℃；

(2)將氧化石墨烯加入到上述溶液中，在磁力攪拌條件下保持4-6小時；

(3)將上述混合物放入水浴鍋中，在60-80℃下烘干；

(4)將所得固體放入管式爐中，以氬氣為載氣，以5-10℃/min的速度升溫到500℃，并保溫1小時，即得所需的氮化碳/氧化石墨烯復合材料。

本發明所述的氧化石墨烯是按照下述方法制備的：