[發(fā)明專利]金屬有機(jī)骨架固載離子液體催化劑及其制備方法與應(yīng)用

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202210105808.0
• 申請(qǐng)日: 2022-01-28
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN114558620A
• 公開(kāi)（公告）日: 2022-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 郭立穎;孫文杰;王海玥;宋曉慧;蔣澤眾;馬濤;王立巖;鄭榮榮
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;C07D317/36
• 代理公司: 沈陽(yáng)智龍專利事務(wù)所(普通合伙) 21115
• 代理人: 王聰耀;宋鐵軍

本發(fā)明涉及一種功能有機(jī)金屬骨架CMOFs固載復(fù)合離子液體催化劑及其制備方法與應(yīng)用，該催化劑含有金屬有機(jī)骨架Cr³⁺和復(fù)合離子液體的功能基團(tuán)；方法為：制備功能金屬有機(jī)骨架CMOFs，制備復(fù)合離子液體CIL，采用化學(xué)鍵合法制備CMOFs固載復(fù)合離子液體催化劑CMOFs?CIL。本發(fā)明金屬有機(jī)骨架固載離子液體催化劑用作制備CO₂合成環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)中的應(yīng)用。本發(fā)明催化劑具有較高催化效果，催化過(guò)程溫和無(wú)污染，循環(huán)使用性能較好，具有很好的應(yīng)用前景。本發(fā)明首次催化得到環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率最高可達(dá)98.64%，碳酸丙烯酯產(chǎn)率高達(dá)95.32%。循環(huán)催化4次后，環(huán)氧丙烷轉(zhuǎn)化率可達(dá)93.08%，碳酸丙烯酯產(chǎn)率仍高達(dá)91.89%，依然保持較好的催化效果。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種金屬有機(jī)骨架固載離子液體催化劑及其制備方法與應(yīng)用，具體為功能化金屬有機(jī)骨架CMOFs固載復(fù)鹽離子液體CIL催化劑及其在催化CO₂與環(huán)氧化合物羰基化反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯的應(yīng)用。

背景技術(shù)

隨著人類社會(huì)的發(fā)展，CO₂的排放量也在逐年增長(zhǎng)，造成“溫室效應(yīng)”已帶來(lái)一系列的環(huán)境問(wèn)題并引起世界的關(guān)注。盡管CO₂是一種溫室氣體，但同時(shí)也是一種重要的化學(xué)原料。其中將CO₂與環(huán)氧化合物生成環(huán)狀碳酸酯和聚碳酸酯，是資源有效利用的有效途徑之一。

研究表明，離子液體（IL）用于催化CO₂生成環(huán)狀碳酸酯具有較好的催化效果，但離子液體黏度高、分離回收耗能耗時(shí)等缺陷限制工業(yè)化應(yīng)用。因此尋求合適載體將離子液體固載化成為專家學(xué)者的研究熱點(diǎn)。

金屬-有機(jī)骨架(MOFs)又稱多孔配位聚合物(PCPs)，是一種新的多孔材料。因其更高的比表面積、更大的孔隙率、結(jié)構(gòu)多樣、易于合成等特點(diǎn)，可以作為離子液體的載體，并得到廣泛關(guān)注。

關(guān)于MOFs固載離子液體也有為數(shù)不多的報(bào)道，都是以九水硝酸鉻與對(duì)苯二甲酸為原料制備的傳統(tǒng)金屬有機(jī)骨架材料（MOFs），而且鍵合效果差，且在催化CO₂生成環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)中，該催化劑結(jié)構(gòu)性質(zhì)不穩(wěn)定、催化效率低、循環(huán)使用性能差。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：本發(fā)明提供了金屬有機(jī)骨架固載復(fù)合離子液體催化劑的制備方法與應(yīng)用，其目的在于解決MOFs固載離子液體鍵合效果差，且在催化CO₂生成環(huán)狀碳酸酯反應(yīng)中，該催化劑結(jié)構(gòu)性質(zhì)不穩(wěn)定、催化效率低、循環(huán)使用性能差等問(wèn)題。

技術(shù)方案：

一種金屬有機(jī)骨架固載離子液體催化劑，該催化劑含有金屬有機(jī)骨架Cr³⁺和復(fù)合離子液體的功能基團(tuán)，化學(xué)式為：

其中R＝C_nH_2n+1；n為1、2、3、4；X為Cl或者Br。

一種金屬有機(jī)骨架固載離子液體催化劑的制備方法，

（1）制備金屬有機(jī)骨架CMOFs

將九水硝酸鉻和二元羧酸溶解于去離子水中，并超聲15min，待溶解完成后， 180-200℃反應(yīng)18-22 h，經(jīng)離心分離、DMF洗滌、靜置、抽濾、乙醇洗滌、干燥，得金屬有機(jī)骨架材料CMOFs；

（2）制備復(fù)合離子液體CIL

將N-烷基咪唑、鹵代醇或鹵代酸、丙酮和溴化鋅在60-80℃下水浴中，N₂環(huán)境下、反應(yīng)24-36 h，洗滌、干燥得復(fù)合離子液體CIL；

（3）化學(xué)鍵合法制備金屬有機(jī)骨架固載離子液體催化劑CMOFs-CIL

將金屬有機(jī)骨架材料CMOFs、復(fù)合離子液體CIL、鈦酸四丁酯混合，混合物放入反應(yīng)釜中70-80℃反應(yīng)1-2 h后，停止反應(yīng)，經(jīng)洗滌、干燥得金屬有機(jī)骨架固載的復(fù)合離子液體CMOFs-CIL。