[發明專利]一種用于CO2

有效

• 申請號: 202010944228.1
• 申請日: 2020-09-10
• 公開（公告）號: CN112156799B
• 公開（公告）日: 2021-11-09
• 發明（設計）人: 李德寶;郭荷芹;陳從標;肖勇;賈麗濤;侯博
• 申請（專利權）人: 中國科學院山西煤炭化學研究所
• 主分類號: B01J27/24
• 分類號: B01J27/24;B01J37/03;C07D317/38
• 代理公司: 太原市科瑞達專利代理有限公司 14101
• 代理人: 李富元

1.一種用于CO₂和環氧化物環加成反應的催化劑，其特征在于：該催化劑為金屬氧化物和氮化碳的復合催化劑，其中金屬氧化物和氮化碳的質量比為100:5、100:17.0、100:11.8、100:12.5、100:8.9、100:13.4、100:8.5、100:25.3中之一，金屬氧化物由二價金屬氧化物MO、三價金屬氧化物L₂O₃和四價金屬氧化物ZO₂組成，其中M²⁺/（L³⁺+Z⁴⁺）的摩爾比為2～5，Z⁴⁺/L³⁺的摩爾比為0～0.5，二價金屬氧化物MO為氧化鎂、氧化鋅、氧化銅、氧化鋇、氧化鈣、氧化鍶、氧化鎳、氧化錳中的一種或幾種，三價金屬氧化物L₂O₃為氧化鐵、氧化鋁、氧化鈷、氧化銦、氧化鎵、氧化鑭、氧化釔中的一種或幾種，四價金屬氧化物ZO₂為氧化鋯、氧化鈦、氧化鈰中的一種或幾種。

2.如權利要求1所述的用于CO₂和環氧化物環加成反應的催化劑，其特征在于：氮化碳由尿素、三聚氰胺、單氰胺、雙氰胺中的一種或者幾種通過熱縮聚方式得到。

3.如權利要求1所述的用于CO₂和環氧化物環加成反應的催化劑制備方法，其特征在于：采用如下步驟制備：

1）氮化碳的制備

將尿素、三聚氰胺、單氰胺、雙氰胺中的一種或幾種于缺氧氣氛中在400～600℃焙燒3～8 h得到氮化碳，取3～5質量份供后續步驟使用；

2）金屬氧化物和氮化碳復合催化劑的制備

a)將100質量份的金屬氧化物的可溶性前驅體鹽溶于去離子水中，配成總金屬離子總濃度為0.3～1.5 mol/L的溶液A；

b) 將NaOH或KOH溶于去離子水中，將K₂CO₃或Na₂CO₃溶于去離子水中，配制為OH^-離子濃度為0.5～2.0 mol/L、CO₃^2-離子濃度為0.1～0.5 mol/L的溶液B；

c) 將上述得到的氮化碳加入到去離子水中，于30～60℃超聲10～40 min，得到混合物C；

d) 超聲攪拌條件下保持混合物C的溫度為30～50℃，將溶液A和溶液B并流共沉淀于混合物C中，沉淀 pH=9.0～11.0，得到漿液D；

e) 將漿液D于120～180℃水熱條件下動態老化6～24 h，得到漿液F；

f) 將漿液F過濾，洗滌后于100～120℃干燥10～24 h，然后于惰性氣氛下400～700℃焙燒4～6 h得到所需催化劑。

4.如權利要求3所述的用于CO₂和環氧化物環加成反應的催化劑制備方法，其特征在于：氮化碳的制備過程中缺氧氣氛為氧含量為0.5～1 v%的氮氣氣氛或者氧含量為0.5～1 v%的氬氣氣氛。

5.如權利要求3所述的用于CO₂和環氧化物環加成反應的催化劑制備方法，其特征在于：金屬氧化物的可溶性鹽可以為硝酸鹽、氯化鹽、草酸鹽及硫酸鹽中的一種。

6.如權利要求1所述的用于CO₂和環氧化物環加成反應的催化劑的應用，其特征在于：應用于固定床反應器，將催化劑裝入固定床反應器中，氮氣氣氛下，400～600℃，GHSV=200～500 ml/（g_cat·h）處理2～4 h，然后調整到反應溫度90～200℃，通入環氧化物和CO₂，控制反應壓力為1.0～15.0 MPa，環氧化物液空LHSV=0.1～1.0 h^-1，CO₂氣體空速GHSV=500～3000 ml/（g_cat·h）。