[發明專利]一種CO2轉化為環碳酸酯的高效納米催化劑及其制備方法

在審

• 申請號: 201811097798.0
• 申請日: 2018-09-20
• 公開（公告）號: CN109433175A
• 公開（公告）日: 2019-03-08
• 發明（設計）人: 劉偉生;王剛;王文杰;唐曉亮;王瑩;竇偉;張國林
• 申請（專利權）人: 蘭州大學
• 主分類號: B01J21/16
• 分類號: B01J21/16;B01J27/06;C07D317/36
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本發明屬于有機化工技術領域，具體涉及一種CO₂轉化為環碳酸酯的高效納米催化劑及其制備方法；所述的制備方法包括：(1)將天然凹凸棒礦石粉碎篩選，去除雜質，得到凹凸棒粉末；(2)將所述凹凸棒粉末分散到第一溶劑中，加入改性劑，攪拌反應，接著離心、洗滌、干燥處理，即得所述的高效納米催化劑；本發明提供的CO₂轉化為環碳酸酯的高效納米催化劑的制備方法，制備得到的高效納米催化劑作為一種高效催化CO₂合成環碳酸酯的催化劑，具有催化劑原料易得、成本低廉，還具有選擇性好、結構穩定的特點；制備得到的高效納米催化劑在進行催化反應時，具有不使用溶劑，催化條件溫和、底物適用范圍廣等優點，有潛在的工業化利用價值。

技術領域

本發明屬于有機化工技術領域，具體涉及一種CO₂轉化為環碳酸酯的高效納米催化劑及其制備方法。

背景技術

能源是人類社會賴以生存和發展的物質基礎，在國民經濟和現代社會的發展中扮演了非常重要的角色，傳統的能源結構以化石燃料為主，隨著社會的快速發展，化石燃料的儲量日益萎縮，能源危機日益嚴重。并且，隨著化石燃料的大量使用，釋放出來的CO₂增強了溫室效應，因此也造成了一定的環境影響。據調查報告顯示，大氣中的CO₂的總量約為3.67×106億噸，相當于煤和石油含碳量的10倍左右，因此，CO₂是一種儲量豐富且廉價的C1資源，如果加以利用不僅可以解決能源問題，而且還可以改善CO₂引起的溫室效應，降低對環境的影響，從而實現可持續發展的戰略。

環碳酸酯具有良好的生物降解性，是一種性能優良的化工原料，被廣泛用作精細化工中間體、惰性非質子性極性溶劑、生物醫藥前體、酚醛樹脂生產、熱固性樹脂合成、金屬萃取劑、化妝品添加劑以及聚碳酸酯的原料。

現有技術中，環碳酸酯的合成方法主要有光氣法和非光氣法。非光氣法主要就是利用CO₂作為羧基化試劑的方法，由于其綠色合成的工藝被科學家廣泛關注，環氧化合物與CO₂在催化劑的作用下直接發生環加成反應，原料100％轉化為產物，符合原子經濟學的特點。目前，已有很多文獻報道關于CO₂轉化為環碳酸酯的催化劑，主要有無機金屬催化劑、金屬氧化物、功能性聚合物、有機季銨鹽、季膦鹽催化劑、有機催化劑、有機金屬配合物(例如Salen配合物)，金屬有機框架(MOF)、有機框架材料(COF)和離子液體催化劑等。主要集中在有機金屬配合物催化劑這個方向，但是這些催化劑大多制造成本高，穩定性差對空氣和水比較敏感，催化劑難回收和分離，有二次污染，不利于工業化。因此，合理設計開發一種高效環保、制備工藝簡單、成本低廉和選擇性高的催化劑是很有必要的。

發明內容

針對現有技術中的問題，本發明的目的在于提供一種轉化為環碳酸酯的高效納米催化劑的制備方法，解決現有催化劑成本高、穩定性差、催化條件苛刻，難以回收的技術問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下技術方案予以實現：

本發明提供了一種CO₂轉化為環碳酸酯的高效納米催化劑的制備方法，包括以下步驟：

(1)將天然凹凸棒礦石粉碎篩選，去除雜質，得到凹凸棒粉末；

(2)將所述凹凸棒粉末分散到第一溶劑中，加入改性劑，攪拌反應，接著離心、洗滌、干燥處理，即得所述的高效納米催化劑。

在進一步的技術方案中，所述的制備方法還包括，將步驟(2)中制備得到的所述高效納米催化劑分散到第二溶劑中，加入金屬鹽，攪拌混合形成懸濁液，然后將所述懸濁液密封后置于恒溫箱中靜置，再將靜置后的懸濁液離心、洗滌、干燥處理得到催化劑。

在進一步的技術方案中，步驟(2)中，所述第一溶劑選自甲醇、乙醇、乙腈、DMF、丙酮和水中的至少一種。