專利名稱：一種聚合物負載的季銨鹽離子催化劑及其制備方法與應(yīng)用的制作方法
一種聚合物負載的季銨鹽離子催化劑及其制備方法與應(yīng)用技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種聚合物負載的季銨鹽離子催化劑及其制備方法以及在CO2與環(huán)氧化物環(huán)加成反應(yīng)制備環(huán)狀碳酸酯中的應(yīng)用。
背景技術(shù)：
二氧化碳(CO2)是地球上最主要的溫室氣體，空氣中二氧化碳含量約為0. 03%。但是隨著人類工業(yè)化程度的逐步提高，CO2的排放量逐年增加，這直接加劇了溫室效應(yīng)。近100年來，全球氣溫升高了 0. 6°C，海平面上升了 14cm等等。這些變化對人類的生存與發(fā)展提出了嚴(yán)重的挑戰(zhàn)。作為溫室氣體，CO2同時也是最為廉價和豐富的Cl資源，其含碳量是石油、煤、天然氣三大能源的10倍。因此，CO2的資源化利用勢在必行。
近十幾年來，人們對CO2的資源化利用研究很多，但是目前可以工業(yè)化生產(chǎn)的途徑卻不多，利用CO2與環(huán)氧化物環(huán)加成合成環(huán)狀碳酸酯是為數(shù)不多的工業(yè)化途徑之一。通過環(huán)加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯具有原料低廉、原子利用率高、副產(chǎn)物少等優(yōu)點，符合綠色化學(xué)與原子經(jīng)濟性的觀點。環(huán)狀碳酸酯是十分重要的化學(xué)產(chǎn)品及化工中間體，可以應(yīng)用于許多有機合成中；它具有良好的生物降解性和溶解性，是很好的清潔型極性溶劑；可以用作化妝品添加劑、高能密度電池和電容的電解液以及金屬萃取劑等。自20世紀(jì)60年代以來，高性能環(huán)加成催化劑的開發(fā)一直是人們競相研究的熱點。目前為止，已有大量的均相和多相催化劑被開發(fā)出來，例如堿金屬、有機膦、有機堿、離子液體、金屬配合物、金屬氧化物、改性的分子篩和蒙脫石以及負載型催化劑等。但是這些催化劑大都存在以下一點或幾點問題催化活性低，選擇性差，需要添加溶劑或/和共催化劑；難以回收，重復(fù)使用性能差；反應(yīng)條件苛刻，制備成本高等問題，這就限制了其大規(guī)模使用。因而，本發(fā)明以開發(fā)成本低廉、制備方法簡單、催化活性高、反應(yīng)條件溫和的高效催化劑為目的。

發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明提供一種聚合物負載的季銨鹽離子催化劑，其可以在溫和的反應(yīng)條件以及無助催化劑和/或有機溶劑的條件下，實現(xiàn)高效、高選擇性地由CO2與環(huán)氧化物的環(huán)加成反應(yīng)制備環(huán)狀碳酸酯。本發(fā)明提供的聚合物負載的季銨鹽離子催化劑的結(jié)構(gòu)為
權(quán)利要求
1.一種聚合物負載的季銨鹽離子催化劑，具有的結(jié)構(gòu)式為
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的聚合物氯甲基化聚苯乙烯，其特征在于，其取代度為I.5-5. Ommol/g。
3.權(quán)利要求I所述的聚合物負載的季銨鹽離子催化劑的制備方法，包括以下步驟 s1:將氯甲基化聚苯乙烯與N，N-二甲基乙胺以I : [1-3]的摩爾比混合，抽真空，惰性氣體保護下以氯甲基化聚苯乙烯摩爾量的5-10倍加入甲醇作為溶劑，反應(yīng)體系于60-90°C加熱回流反應(yīng)24_48h ； s2:反應(yīng)結(jié)束后，冷卻至室溫，過濾，采用甲醇洗滌以除去未反應(yīng)的N，N- 二甲基甘氨酸，真空干燥得到淺黃色固體，即得。
4.一種制備環(huán)狀碳酸酯的方法，其特征在于，以CO2和環(huán)氧化物為原料，在權(quán)利要求I所述的聚合物負載的季銨鹽離子催化劑的作用下，環(huán)加成反應(yīng)制備環(huán)狀碳酸酯。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備環(huán)狀碳酸酯的方法，其特征在于，所述環(huán)氧化物是選自環(huán)氧丙烷、環(huán)氧氯丙烷、1，2-環(huán)氧丁烷或氧化苯乙烯。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備環(huán)狀碳酸酯的方法，其特征在于，所述催化劑用量為0. 04 0. 4g。
7.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備環(huán)狀碳酸酯的方法，其特征在于，所述CO2的初始壓力為0.5 5. OMPa0
8.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備環(huán)狀碳酸酯的方法，其特征在于，所述環(huán)加成反應(yīng)的溫度為 11(T180°C。
9.根據(jù)權(quán)利要求4所述的制備環(huán)狀碳酸酯的方法，其特征在于，所述環(huán)加成反應(yīng)的時間為I IOh。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種聚合物負載的季銨鹽離子催化劑及其制備方法與應(yīng)用。其特征在于采用氯甲基化聚苯乙烯為載體，與N,N-二甲基乙胺反應(yīng)制得聚合物負載的季銨鹽離子液體催化劑，在催化劑用量為0.04~0.4 g，CO2初始壓力為0.5~5.0 MPa，反應(yīng)溫度為110~180 ℃，反應(yīng)時間為1~10 h的條件下，通過CO2與環(huán)氧化物的環(huán)加成反應(yīng)高選擇性地制備環(huán)狀碳酸酯。該催化劑在不添加任何有機溶劑和助催化劑的條件下即可對CO2與環(huán)氧化物的環(huán)加成反應(yīng)具有較高的催化活性，且反應(yīng)條件溫和，所得環(huán)狀碳酸酯的產(chǎn)率和選擇性高。該固體催化劑具有原料價格低廉，制備方法簡單，水熱穩(wěn)定性好，回收方便，可多次重復(fù)使用等優(yōu)點。
文檔編號B01J31/06GK102698799SQ201210184990
公開日2012年10月3日 申請日期2012年6月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年6月6日
發(fā)明者周永波, 尹雙鳳, 張媛媛, 羅勝聯(lián), 邱仁華 申請人:湖南大學(xué)