[發(fā)明專利]一種雙核咪唑類聚離子液體材料及制備方法和應用

有效

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• 申請日: 2021-04-14
• 公開（公告）號: CN113265024B
• 公開（公告）日: 2022-10-28
• 發(fā)明（設計）人: 管國鋒;陳沖;王慧娟;萬輝
• 申請（專利權）人: 南京工業(yè)大學
• 主分類號: C08F226/06
• 分類號: C08F226/06;C08F212/36;C08F222/38;B01J31/06;C07D317/36
• 代理公司: 南京天華專利代理有限責任公司 32218
• 代理人: 徐冬濤

本發(fā)明公開了一種雙核咪唑類聚離子液體材料及制備方法和應用。由雙核咪唑類離子液體單體與交聯(lián)劑三元共聚后得到，其中雙核咪唑類離子液體單體的質量含量為20～40％。本發(fā)明所提供的雙核咪唑類聚離子液體材料具有多孔結構以及豐富的活性基團(醚鍵、酰胺鍵)，表現(xiàn)出較高的CO₂吸附性能，并能夠在較短時間內將CO₂催化轉化為環(huán)狀碳酸酯，實現(xiàn)CO₂的高效利用。本發(fā)明通過三元共聚反應制備雙核咪唑類聚離子液體，該合成方法具有設備簡單、操作方便、條件溫和等優(yōu)點，同時該聚離子液體材料結構可調、性質穩(wěn)定、易于回收重用，有效降低了成本，在碳資源的高效利用方面展現(xiàn)了良好的應用前景。

技術領域

本發(fā)明屬于CO₂的捕集及催化轉化領域，具體涉及一種雙核咪唑類聚離子液體材料及制備方法和應用。

背景技術

近年來，煤、石油、天然氣等化石燃料的大量燃燒造成了大氣中CO₂濃度的持續(xù)增加，繼而導致了全球變暖、冰川融化、海平面上升、海洋酸化等一系列極端惡劣環(huán)境問題的發(fā)生。雖然各國自2015年起已經(jīng)開始著重控制全球變暖，但是碳排放量的增幅仍未有減緩。及至今年，大氣中的CO₂濃度更是超過了415ppm，對人們的生活環(huán)境造成了嚴重影響。因此，亟需降低大氣中的CO₂含量，減少氣候變暖帶來的危害。

CO₂作為一種豐富且廉價的C1資源，其捕集與固定轉化引起了眾多專家學者的關注。如何高效的吸附CO₂并將之催化轉化為其它高附加值的產品成為當前的熱點問題。常用的CO₂捕集技術主要有吸收法、吸附法、膜分離法等。工業(yè)上主要采用化學吸收法，即以醇胺溶液為吸收劑對CO₂進行捕集，但是這種方法再生能耗高、易腐蝕設備，在應用過程中存在一定的弊端。另外，由于CO₂的化學性質穩(wěn)定，對它進行固定并催化轉化較為困難，往往需要耗費大量的能量，所需的反應時間也較長。例如，工業(yè)上一般是在高溫、高壓條件下采用季胺鹽作為催化劑實現(xiàn)環(huán)氧丙烷與CO₂的環(huán)加成反應。因此，設計一種耗能低、催化反應時間短并且集吸附性能和催化性能于一身的新型材料顯得尤為重要。

離子液體作為一種新興的綠色吸收劑，具有熱穩(wěn)定性高、蒸汽壓低、溶解性能好、且有較大的極性可調控性等優(yōu)點，在CO₂捕集固定方面有廣大的應用前景。但由于離子液體粘度高、傳質阻力大、回收重用困難使其應用受到限制。為了解決以上問題，可以將離子液體單體與交聯(lián)劑進行共聚形成聚離子液體用于CO₂的捕集及固定轉化。然而，目前大多數(shù)聚離子液體都是通過二元共聚得到，所含的活性基團數(shù)量相對較少，難以在具有高CO₂吸附量的同時實現(xiàn)其高效催化轉化。

發(fā)明內容

本發(fā)明的目的在于針對現(xiàn)有CO₂捕集與固定轉化技術中存在的問題與不足，提供一種集吸附與催化轉化功能于一體的雙核咪唑類聚離子液體材料，本發(fā)明的另一目的是提供上述雙核咪唑類聚離子液體材料的制備方法，本發(fā)明還有一目的是提供上述雙核咪唑類聚離子液體材料在CO₂吸附中的應用及催化環(huán)加成反應中的應用。

本發(fā)明的技術方案為：一種雙核咪唑類聚離子液體材料，其特征在于由雙核咪唑類離子液體單體與交聯(lián)劑三元共聚后得到，其中交聯(lián)劑為二乙烯基苯和N,N’-亞甲基雙丙烯酰胺，雙核咪唑類離子液體單體的質量含量為20～40％。

本發(fā)明還提供了一種制備上述的雙核咪唑類聚離子液體材料的方法，其具體步驟如下：

A.雙核咪唑類離子液體單體的制備：將乙烯基咪唑、鹵代烴或醚加入到溶劑中，并在惰性氣體氛圍下反應，反應溫度為60～90℃，反應時間為24～48h；反應結束后，經(jīng)萃取、過濾、洗滌、干燥后得到雙核咪唑類離子液體單體；