[發(fā)明專利]一種氧化鋁負載聚離子液體催化劑及其制備方法和應(yīng)用

有效

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• 申請日: 2021-01-19
• 公開（公告）號: CN112844473B
• 公開（公告）日: 2023-08-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 董麗;劉一凡;蘇倩
• 申請（專利權(quán)）人: 中科南京綠色制造產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新研究院;中國科學院過程工程研究所
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;C07D317/36
• 代理公司: 北京品源專利代理有限公司 11332
• 代理人: 鞏克棟

本發(fā)明提供了一種氧化鋁負載聚離子液體催化劑及其制備方法和應(yīng)用，所述催化劑的結(jié)構(gòu)如式I所示，其中，R選自C1?C10烷基、C1?C10醇基、C1?C10羧基或C1?C10氨基中任意一種，X^?選自四氟硼酸根、六氟磷酸根、硫酸氫根、硫酸根、對甲基苯磺酸根、磷酸二氫根、硝酸根、雙(三氟甲烷磺酰)亞胺根、三氟甲磺酸根、氫氧根、F^?、Cl^?、Br^?中任意一種，n為100?5000的整數(shù)。本發(fā)明提供的氧化鋁負載聚離子液體催化劑成本低，多活性位點協(xié)同催化，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)狀碳酸酯的高轉(zhuǎn)化率和選擇性。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于綠色催化技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種氧化鋁負載聚離子液體催化劑及其制備方法和應(yīng)用，尤其涉及一種成本低的氧化鋁負載聚離子液體催化劑及其制備方法和應(yīng)用。

背景技術(shù)

CO₂引起的溫室效應(yīng)愈發(fā)嚴重，其大規(guī)模捕集和轉(zhuǎn)化是當今全球的研究熱點。同時，CO₂作為一種豐富廉價的C1資源，可以通過多種化學方法合成高附加值化學品，如環(huán)狀碳酸酯，碳酸二甲酯，異氰酸酯等。其中，環(huán)狀碳酸酯是一種重要的醫(yī)藥和精細化工品中間體，同時也可作為一種非質(zhì)子型高沸點溶劑，配制鋰電池電解液，用途相當廣泛。

目前報道的環(huán)狀碳酸酯催化劑按形態(tài)可分為均相催化劑與非均相催化劑兩類。均相催化劑主要是指路易斯酸與鹵素離子組成的無機和有機鹵鹽，包括咪唑類、季銨鹽類，季膦鹽類，胍類離子液體，Lewis酸配合物等。但均相催化劑存在分離困難、能耗高、用量大等問題，且在分離回收過程中需使用對環(huán)境有害的溶劑等，降低整體工藝的綠色度。

CN100410247C涉及一種由二氧化碳和環(huán)氧化合物通過環(huán)加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯的方法，使用負載型催化劑，使用助催化劑，在反應(yīng)溫度為50至200℃，二氧化碳的壓力為0.1至10MPa，反應(yīng)時間為0.5-10小時。反應(yīng)后經(jīng)過6890/5973色質(zhì)聯(lián)用、核磁進行定性和定量分析，產(chǎn)品的純度大于99％，分離產(chǎn)率最好為95％。CN1142133C公開了一種合成碳酸丙烯酯的催化劑，其重量百分比組成為：堿金屬鹵化物10-30％，金屬氧化物70-90％。CN100343244C公開了及一種環(huán)氧化合物與二氧化碳環(huán)加成制備環(huán)狀碳酸酯的方法。使用NaOH，Na₂CO₃，KOH或K₂CO₃修飾的強堿性苯乙烯離子交換樹脂或大孔強堿性苯乙烯離子交換樹脂擔載金為催化劑，在反應(yīng)溫度為40-200℃，反應(yīng)壓力1-60atm，反應(yīng)時間1-48小時條件下催化環(huán)氧化合物與二氧化碳環(huán)加成制相應(yīng)環(huán)狀碳酸酯。上述方法均提供了一種非均相催化劑，但是其都存在反應(yīng)活性低，用量大的問題。而且，上述負載催化劑在使用過程中活性位點易脫落，從而造成其成本一直居高不下。因此，如何提供一種成本低、催化效果好的環(huán)狀碳酸酯的制備方法，成為了亟待解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種氧化鋁負載聚離子液體催化劑及其制備方法和應(yīng)用，尤其提供一種成本低的氧化鋁負載聚離子液體催化劑及其制備方法和應(yīng)用。本發(fā)明提供的氧化鋁負載聚離子液體催化劑成本低，多活性位點協(xié)同催化，能夠?qū)崿F(xiàn)環(huán)狀碳酸酯的高轉(zhuǎn)化率和選擇性。

為達到此發(fā)明目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案：

第一方面，本發(fā)明提供了一種氧化鋁負載聚離子液體催化劑，所述催化劑的結(jié)構(gòu)如式I所示：

其中，為氧化鋁載體，R選自C1-C10烷基、C1-C10醇基、C1-C10羧基或C1-C10氨基中任意一種，X^-選自四氟硼酸根、六氟磷酸根、硫酸氫根、硫酸根、對甲基苯磺酸根、磷酸二氫根、硝酸根、雙(三氟甲烷磺酰)亞胺根、三氟甲磺酸根、氫氧根、F^-、Cl^-、Br^-中任意一種，n為100-5000的整數(shù)。