二氧化碳與環(huán)氧化合物合成環(huán)狀碳酸酯的新型催化劑的制備與研究.pdf

1、CO2作為主要的溫室氣體，同時又是種價廉易得、可再生的豐富C1資源。目前通過化學(xué)固定法將CO2轉(zhuǎn)化為可用的化學(xué)產(chǎn)品的研究引起了人們的廣泛關(guān)注。其中利用CO2與環(huán)氧化合物環(huán)加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯的反應(yīng)路線，底物原料價格低廉、反應(yīng)過程中沒有其他副產(chǎn)物，原子利用率可達100％，符合“綠色化學(xué)”和“原子經(jīng)濟”，是很有前景的重要技術(shù)途徑之一。作為最終產(chǎn)物的環(huán)狀碳酸酯也是十分重要的化學(xué)產(chǎn)品。迄今為止，該方向已有大量的催化劑被研究開發(fā)出來，如堿金屬鹽

2、、金屬氧化物以及離子液體等。但大多存在催化活性不夠、反應(yīng)條件較苛刻或催化劑與反應(yīng)物難分離等問題。本論文中主要針對這些問題，設(shè)計和研究了兩種新型多相催化劑并將其用于合成環(huán)狀碳酸酯的環(huán)加成反應(yīng)中。
　　（1）通過在穩(wěn)定性較好的聚合物氯甲基聚苯乙烯（P-Cl）上嫁接功能化1,5,7-三氮雜二環(huán)[4.4.0]癸-5-烯基離子液體，得到一系列具有不同官能團、不同碳鏈長度、不同鹵素陰離子的新型負載型離子液體催化劑。其中負載羧基功能化離子液體的

3、聚合物（P-[TBDC2H4COOH]Br）在羧基和溴陰離子的共同作用下，能在無溶劑無助催化劑的條件下催化環(huán)加成反應(yīng)，且催化活性高、穩(wěn)定性較好、多次循環(huán)利用。該催化劑在140 oC、2 MPa、2 h、催化劑量為0.24 mol%(以負載的離子液體含量計算)的條件下，催化得到碳酸丙烯酯的選擇性和產(chǎn)率分別為96.3%和100%，循環(huán)使用5次后其催化效果未有明顯下降。
　?。?）通過簡單的一步水熱法合成了Cr-MIL-101-NH2材

4、料，之后采用后修飾法在材料上嫁接季鏻鹽，得到新型材料Cr-MIL-101-[BuPh3P]Br。由于該催化劑比表面積大、具有大量不飽和金屬中心同時又負載了季鏻鹽離子液體，因而能在無溶劑無助催化劑的條件下高效催化環(huán)加成反應(yīng)且反應(yīng)條件溫和，熱穩(wěn)定性也稍有提升。該催化劑在120 oC、2 MPa、2 h、催化劑量為0.13 mol%(以離子液體含量計算)的條件下催化得到碳酸丙烯酯的產(chǎn)率從42.8%上升到97.8%，循環(huán)四次后催化效果有所下降。