[發明專利]一種高效催化二氧化碳環加成反應的堿性功能化F-Mn-MOF-74納米催化材料

在審

• 申請號: 201911348418.0
• 申請日: 2019-12-24
• 公開（公告）號: CN111068786A
• 公開（公告）日: 2020-04-28
• 發明（設計）人: 王吉德;馮超;郭媛;謝月洪;曹向磊;張莉
• 申請（專利權）人: 新疆大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C08G83/00;C07D317/36
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本發明公開了一種納米級堿性功能化F?Mn?MOF?74催化材料的制備方法及高效催化二氧化碳與環氧化物的環加成反應。將腺嘌呤或二甲基咪唑作為堿源和競爭性配體引入到合成Mn?MOF?74中，腺嘌呤或二甲基咪唑中氮原子上的孤對電子能夠與2,5二羥基對苯二甲酸發生競爭配位作用，采用溶劑熱法制備得到了具有納米級功能化的F?Mn?MOF?74晶體。腺嘌呤或二甲基咪唑不僅作為競爭性配體改變了Mn?MOF?74的晶體形態，還作為路易斯堿性位點的來源提高了納米級堿性功能化的F?Mn?MOF?74催化材料在二氧化碳與環氧化物環加成反應中的催化活性。采用溶劑熱法合成的納米級堿性功能化的F?Mn?MOF?74催化材料，在反應溫度為70?130℃，反應壓力為3bar?19bar，反應時間為2?14h，催化劑的加入量為1?30mg的反應條件下催化環加成反應，具有優異的催化性能。

技術領域

本發明涉及一種納米級堿性功能化F-Mn-MOF-74催化材料的制備及高效催化二氧化碳與環氧化物的環加成反應，將腺嘌呤或2-甲基咪唑作為堿源和競爭性配體引入到合成Mn-MOF-74中，腺嘌呤或2-甲基咪唑作為有效的功能調節劑，在競爭性配位的策略下通過溶劑熱法合成了一種納米級堿性功能化的F-Mn-MOF-74催化材料，對于二氧化碳與環氧化物環加成反應具有高效催化作用。

背景技術

二氧化碳作為一種可引起溫室效應的氣體，對自然環境造成了很大的危害，但它又是珍貴的C1資源，具有產量豐富、無毒、廉價、不易燃等特點。近年來 , 化學固定CO₂越來越引起人們的關注, 可以利用CO₂這種無毒、不易燃的原料得到高附加值的產品，符合綠色化學的要求，有較大的環境效應和經濟效應，利用CO₂和環氧化物反應生成環狀碳酸酯是成功利用CO₂的成功例子之一，環狀碳酸酯廣泛地應用在碳酸酯聚合物的生產、非質子的極性溶劑、藥物和精細化工的中間體和石油添加劑等方面，催化CO₂和環氧化物反應的催化劑有很多種，例如過渡金屬配合物，離子液體催化劑，季胺鹽，金屬鹵化物，金屬氧化物等，是眾所周知的。但目前使用的催化劑仍然存在催化活性不高、對空氣/水分敏感、合成困難、反應需要加入有毒的有機溶劑等問題。因此，開發高效易得、性質穩定、條件溫和及環境友好的催化劑是該研究的核心。

在這方面MOFs具有明顯的優勢，MOFs具有高度理想的特性，如高比表面積、秩序井然的多孔結構和多樣化的手段用于功能化。具有足夠強度和廣泛分布的路易斯酸性和堿性位點的MOFs材料在二氧化碳與環氧化物的環加成反應中表現出優異的催化活性。而在部分MOFs材料中只含有單一的路易斯酸性或堿性位點，不能夠滿足高效的二氧化碳環加成催化作用，因此探索出同時具有路易斯酸性和堿性位點的MOFs催化材料對于高效化學固定二氧化碳合成環狀碳酸酯至關重要。

本發明將腺嘌呤或2-甲基咪唑作為堿源和競爭性配體引入到合成Mn-MOF-74中，腺嘌呤或2-甲基咪唑中氮原子上的孤對電子能夠與2,5二羥基對苯二甲酸發生競爭配位作用，通過溶劑熱法制備得到了具有納米級球狀結構并且被功能化的F-Mn-MOF-74晶體。腺嘌呤或2-甲基咪唑不僅作為競爭性配體改變了微米級Mn-MOF-74的晶體形態，還作為路易斯堿性位點的來源提高了納米級堿性功能化的F-Mn-MOF-74催化材料在二氧化碳與環氧化物環加成反應中的催化活性。

發明內容

本實驗將腺嘌呤或2-甲基咪唑作為堿源和競爭性配體引入到合成Mn-MOF-74中，腺嘌呤或2-甲基咪唑作為有效的功能調節劑，在競爭性配位的策略下通過溶劑熱法合成了一種納米級堿性功能化的F-Mn-MOF-74催化材料，對于二氧化碳與環氧化物環加成反應具有高效催化作用。