[發明專利]一種核殼型復合催化材料及其制備方法

有效

• 申請號: 202010952452.5
• 申請日: 2020-09-11
• 公開（公告）號: CN111939985B
• 公開（公告）日: 2022-06-24
• 發明（設計）人: 賈肖飛;馬鼎璇;趙慧慧;劉康
• 申請（專利權）人: 青島科技大學
• 主分類號: B01J31/22
• 分類號: B01J31/22;C07D317/36;B01J35/10
• 代理公司: 青島中天匯智知識產權代理有限公司 37241
• 代理人: 袁曉玲

本發明提供一種核殼型復合催化材料及其制備方法，屬于復合材料制備方法領域。所述核殼型復合催化材料的制備方法是，首先制備具有開放性金屬中心作為路易斯酸的金屬有機框架材料Cu₃(BTC)₂為“核”，再對其進行離子型多孔有機框架材料iPOF?TB?Br^?包覆并提供溴陰離子位點。本發明的核殼型復合催化材料兼具Cu₃(BTC)₂和iPOF?TB?Br^?兩種材料的優勢，可用于在無均相協同催化劑存在的條件下高效地催化CO₂與環氧化合物反應，生成環狀碳酸酯；本發明的核殼型復合催化材料制備方法簡單易于操作、催化反應產率高、反應底物種類可擴展、催化性能重現性好。

技術領域

本發明涉及有機化學、材料化學、催化化學等交叉技術領域，具體涉及一種離子型多孔有機框架材料包覆封裝金屬有機框架材料所形成的核殼型復合催化材料及其制備方法。

背景技術

隨著化石能源的大量燃燒，使空氣中CO₂氣體濃度增加，是導致全球變暖的主要原因。CO₂氣體的過度排放雖然對環境造成不利影響，但它同時也是一種儲量豐富、無毒、可再生的C1資源，可以通過化學反應轉化為多種具有經濟價值的工業產品。因此，與單純的CO₂吸附與儲存相比，利用CO₂為原料進行化學反應，不僅可以減少空氣中CO₂濃度，還可以實現C1資源的可持續、經濟化利用，因此具有更好的應用前景。CO₂與環氧化物進行環加成反應合成環碳酸酯，是實現CO₂資源化利用的成功反應之一。

由于CO₂固有的熱力學和動力學穩定性，在溫和的條件下，特別是在低溫和低壓下，活化CO₂并實現其轉化具有很大的難度，所以反應中催化劑的使用至關重要。金屬有機框架材料(Metal-organic frameworks,MOFs)具有高比表面積、可調節孔結構等特點，向其中引入不飽和金屬中心位點不僅可以提高CO₂氣體吸附量，而且可以作為高效路易斯酸催化位點用于CO₂環加成反應。然而，這類具有單一位點的MOFs催化劑通常需要加入具有親核位點的均相助催化劑才能實現催化轉化。為了克服該缺點，通過對具有路易斯酸位點的MOFs催化劑進行后修飾引入離子液體功能團提供親核鹵素陰離子，可以實現雙功能位點協同催化CO₂環加成反應。但是，目前采用的后合成修飾方法都具有一定程度的缺陷，例如：后修飾過程需要復雜的實驗過程；所修飾的MOFs必須具有特定的活性基團(如：氨基、溴基、咪唑基等)，以對其進行離子液體位點嫁接；要求所修飾的MOFs具有超高的物理穩定性和化學穩定性等。因此，開發一種簡單、溫和且普適的修飾方法，并獲得新型雙功能協同催化劑用于在溫和、無需協同催化劑存在的條件下即可高效催化CO₂轉化是非常具有實際意義的。

發明內容

本發明的目的是為了解決現有用于催化CO₂環加成反應的雙功能金屬有機骨架材料合成方法復雜，且對金屬有機骨架材料要求苛刻的問題，而提供一種雙功能核殼型復合催化材料及其制備方法。

本發明采用的技術方案是，提供一種核殼型復合催化材料，其特征是利用一種離子型多孔有機框架材料為“殼”，對金屬有機框架材料“核”進行包覆封裝，獲得具路易斯酸活性位點和親核溴離子活性位點的雙功能核殼型復合催化材料。

所述雙功能核殼型復合催化材料的制備方法是：