[發(fā)明專利]一種具有CO2

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 202211498010.3
• 申請日: 2022-11-27
• 公開（公告）號(hào): CN115920968A
• 公開（公告）日: 2023-04-07
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐美玲;韓國鵬;李風(fēng)海;樊紅莉;郭明晰;郭倩倩
• 申請（專利權(quán)）人: 菏澤學(xué)院
• 主分類號(hào): B01J31/22
• 分類號(hào): B01J31/22;B01J31/02;C07D317/36
• 代理公司: 北京匯捷知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11531
• 代理人: 王文嬌

本發(fā)明屬于COsubgt;2/subgt;催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有COsubgt;2/subgt;催化作用的IL@MOF催化劑的制備方法及應(yīng)用。由[BOHmim][Znsubgt;2/subgt;Clsubgt;5/subgt;]和MIL?101(Cr)通過特定的負(fù)載方法，形成了本征動(dòng)力學(xué)為控制步驟的高活性復(fù)合型催化劑，充分發(fā)揮了功能化ILs的高活性和MOF材料多孔性的優(yōu)點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)了COsubgt;2/subgt;和PO的高效轉(zhuǎn)化。使得其在常溫常壓的溫和條件下，即可產(chǎn)出可觀的碳酸丙烯酯。更重要的是該材料在使用的過程中實(shí)現(xiàn)了反應(yīng)與分離的偶合，減少了生產(chǎn)操作步驟，生產(chǎn)方式污染低、環(huán)境友好，還助力于碳達(dá)峰和碳中和的達(dá)成。該材料在COsubgt;2/subgt;催化方面具有重要的工業(yè)應(yīng)用價(jià)值，在新材料設(shè)計(jì)及合成方面也具有重要的參考意義。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于CO₂催化劑技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種具有CO₂催化作用的IL@MOF催化劑的制備方法及應(yīng)用。

背景技術(shù)

目前，面向國家碳達(dá)峰、碳中和的重大需求，亟需減少大氣中CO₂的濃度。因此，碳捕獲、利用與封存(CCUS，Carbon?Capture,Use?and?Storage)具有巨大的實(shí)用價(jià)值。將捕集得到的高濃度CO₂實(shí)現(xiàn)資源化利用是非常有意義的。一種典型的應(yīng)用實(shí)例是將CO₂和環(huán)氧丙烷(PO，Propyleneoxide)為原料生產(chǎn)用途廣泛的碳酸丙烯酯(PC，Propylene?Carbonate)。PC?可用于水溶性染料及顏料的分散劑、紡絲溶劑、油性溶劑、烯烴、芳烴萃取劑、二氧化碳吸收劑；高能電池及電容器的優(yōu)良介質(zhì)；聚合物的溶劑和增塑劑；膠黏劑和密封劑的增塑劑；酚醛樹脂固化促進(jìn)劑和水溶性膠黏劑等。工業(yè)上PC的合成方法主要有光氣法、酯交換法、氯丙醇法和PO與CO₂加成等。其中，以PO和CO₂為原料的加成反應(yīng)制取PC是一條低污染、環(huán)境友好、反應(yīng)條件溫和及高產(chǎn)率的生產(chǎn)路線。

ILs是一種由有機(jī)陽離子和無機(jī)陰離子組成，在室溫下成液態(tài)的有機(jī)鹽。由于ILs在分子層面具有高度的可調(diào)節(jié)性，功能化的ILs在諸多領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用背景，其在催化領(lǐng)域的研究報(bào)道已經(jīng)屢見不鮮。然而，功能化的ILs往往具有較大的粘度，嚴(yán)重影響了分子的傳質(zhì)過程，很大程度上限制了其在工業(yè)上的廣泛應(yīng)用。將ILs負(fù)載到多孔材料中，形成納米限域性ILs可以解決因其粘度高而造成的傳質(zhì)問題。金屬-有機(jī)骨架材料(MOFs)是一種新型的多孔材料，孔道、基團(tuán)和拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)可以根據(jù)具體的需求而加以修飾。作為MOF材料的典型代表之一，MIL-101(Cr)孔道均一、孔徑大小適合負(fù)載常規(guī)的ILs、結(jié)構(gòu)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)。

基于此，我們亟需一種對PO和CO₂具有加成催化效果的催化劑，在常溫常壓下對PO和CO₂具有較好的反應(yīng)活性，進(jìn)而消耗CO₂制備碳酸丙烯酯產(chǎn)品。

發(fā)明內(nèi)容

針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明提供一種對PO和CO₂具有加成催化效果的?ILs:[BOHmim][Zn₂Cl₅]，并將其負(fù)載到MIL-101(Cr)中，形成IL@MIL-101(Cr)新型復(fù)合材料，在常溫常壓下對PO和CO₂具有較好的催化反應(yīng)活性，制備碳酸丙烯酯產(chǎn)品。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：一種具有CO₂催化作用的IL@MOF催化劑的制備方法，

(1)制備[BOHmim][Cl]：將N-甲基咪唑與4-氯-1-丁醇在惰性氣體氛圍中充分混合，反應(yīng)后，用乙酸乙酯洗滌三次，通過分液漏斗分離出洗滌后ILs，在真空條件下干燥，得到?[BOHmim][Cl]；

(2)制備[BOHmim][Zn₂Cl₅]：將一定量的氯化鋅與[BOHmim][Cl]在圓底燒瓶中進(jìn)行充分混合，然后放入到油浴鍋中反應(yīng)，進(jìn)行真空干燥；