[發明專利]一種接枝離子液體的金屬有機框架復合材料及其制備方法和應用

有效

• 申請號: 202010044623.4
• 申請日: 2020-01-16
• 公開（公告）號: CN111229320B
• 公開（公告）日: 2022-07-19
• 發明（設計）人: 許維國;潘祎;劉琳;胡加波;韓正波
• 申請（專利權）人: 遼寧大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C07D317/36;C08G83/00
• 代理公司: 沈陽杰克知識產權代理有限公司 21207
• 代理人: 金春華

本發明涉及一種接枝離子液體的金屬有機框架復合材料及其制備方法和應用。采用的技術方案是：將離子液體1?乙烯基?3?羧甲基咪唑溴化物、HATU和三乙胺加入到N,N?二甲基甲酰胺中，于常溫下攪拌均勻后，加入金屬有機框架MIL?101?NH₂，常溫下攪拌22h，所得物用N,N?二甲基甲酰胺洗滌、過濾、干燥，得金屬有機框架復合材料MIL?101?NH₂?IL。本發明所制備的金屬有機框架復合材料可以高效催化二氧化碳與環氧化物的環加成反應。

技術領域

本發明涉及一種接枝離子液體的金屬有機框架復合材料及其制備方法和應用，具體的說，涉及一種同時具有Lewis酸位點和Lewis堿位點的復合功能催化劑的制備以及在催化二氧化碳與環氧化物環加成反應中的應用。

背景技術

金屬有機骨架(MOF)是一類通過金屬中心或簇與有機配體的結合而形成的多孔有機-無機結晶混合材料，它們可能是應對CO₂捕集和轉化雙重挑戰的最有希望的候選者。其具有大的表面積和井然有序的多孔結構，最重要的是，可以設計成選擇性捕獲CO₂的催化劑。許多學者已經采用了各種方法來增強MOF對CO₂的捕獲能力，例如，在開放金屬位點和堿性孔表面形成不飽和金屬位點并用堿性分子對孔進行修飾，可有效提高CO₂的吸附率。但是由于金屬有機骨架能夠作為某些分子的主體，因此近些年來廣大研究者對金屬有機骨架(MOF)復合材料的研究興趣日益增長，尤其是在氣體吸附和非均相催化領域。

即使已經為環加成反應開發了許多催化劑，但是對于它們的環境友好性和成本效益仍然存在挑戰。離子液體和有機堿由于其均一的性質而難以從反應混合物中分離，而且常規的離子液體，包括叔銨、咪唑鎓等通常包含有害的鹵化物離子作為抗衡離子，通常不可重復使用。因此，將離子液體整合到MOF上組成一種全新的催化劑是迫在眉睫的。

發明內容

本發明的目的是通過HATU(多肽縮合劑2-(7-氮雜苯并三氮唑)-N,N,N',N'-四甲基脲六氟磷酸酯)和三乙胺的作用使離子液體成功接枝到MIL-101-NH₂上，采用后合成的方法制備一種接枝離子液體的金屬有機框架復合材料。

本發明采用的技術方案是：一種接枝離子液體的金屬有機框架復合材料的制備方法，所述接枝離子液體的金屬有機框架復合材料是MIL-101-NH₂-IL，制備方法包括以下步驟：將離子液體1-乙烯基-3-羧甲基咪唑溴化物、HATU和三乙胺加入到N,N-二甲基甲酰胺中，于常溫下攪拌均勻后，加入金屬有機框架MIL-101-NH₂，常溫下攪拌22h，所得物用N,N-二甲基甲酰胺洗滌、過濾、干燥，得金屬有機框架復合材料MIL-101-NH₂-IL。

優選的，所述金屬有機框架MIL-101-NH₂的制備方法包括如下步驟：將鉻鹽，2-氨基對苯二甲酸，NaOH和H₂O混合均勻，于150℃下，反應12小時后，將反應物依次用H₂O和熱甲醇洗滌、過濾、干燥，得金屬有機框架MIL-101-NH₂。

更優選的，所述鉻鹽為硝酸鉻。

更優選的，所述將反應物依次用H₂O和熱甲醇洗滌、過濾、干燥：先將反應物用H₂O洗滌后過濾、干燥；所得物再用甲醇煮12h后過濾、干燥。

優選的，所述離子液體1-乙烯基-3-羧甲基咪唑溴化物的制備方法包括如下步驟：將1-乙烯基咪唑和溴乙酸置于丙酮中，于60℃下，反應48小時，冷卻至室溫后用乙醚洗滌、過濾、干燥，得離子液體1-乙烯基-3-羧甲基咪唑溴化物。

更優選的，所述反應在無水無氧條件下進行，丙酮在使用前首先做脫氣處理。