[发明专利]用于制备碳酸乙烯酯的催化剂及其方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种用于碳制备碳酸乙烯酯的催化剂及其方法。

背景技术

碳酸乙烯酯是一种性能优良的溶剂和精细化工中间体，是有机化工潜在的基础原料。同时，CO₂是一种温室气体，如何有效的固定已经成为本世纪最具挑战性的课题之一，而通过环氧乙烷和CO₂反应合成碳酸乙烯酯就是其中一种很好的固定方法。随着最近以碳酸乙烯酯为原料联产碳酸二甲酯和乙二醇反应日益受到关注，通过环状碳酸酯固定CO₂的途径也受到了越来越多的重视。

目前已报道的生产环状碳酸酯的多相催化剂包括MgO、MgO/Al₂O₃和Cs/KX等，这些催化剂均存在着催化活性低的问题。

Yano等(Chem.Commu.,1997,1129-1130)使用MgO作为催化剂，用于环氧丙烷与CO₂反应生成碳酸丙烯酯的反应，135℃反应12小时，碳酸丙烯酯的得率为41％。

Yamaguchi等(J.Am.Chem.Soc.,1999,121,4526-4527)使用MgO/Al₂O₃作为催化剂，用于环氧丙烷与CO₂反应生成碳酸丙烯酯的反应，100℃反应24小时，碳酸丙烯酯的得率为88％，但催化剂和底物环氧丙烷的质量比高达2.2。

Tu等(J.Catal.,2001,199,85-91)使用Cs/KX作为催化剂，用于环氧乙烷与CO₂反应生成碳酸乙烯酯的反应，150℃反应3小时后，碳酸乙烯酯的收率为14％。

发明内容

本发明所要解决的问题之一是现有技术存在非均相催化剂活性低的问题，提供一种新的用于制备碳酸乙烯酯的催化剂。本发明所要解决的问题之二是提供一种用于制备碳酸乙烯酯的方法，该方法具有催化活性高的特点。

为解决上述技术问题之一，本发明采用的技术方案如下：一种用于制备碳酸乙烯酯的催化剂，包括主催化剂和助催化剂；所述主催化剂为碱土金属碳酸盐；所述助催化剂为鎓盐R₁R₂R₃R₄Q⁺X^-，其中，R₁、R₂、R₃和R₄均为脂肪基或芳基基团C_aH_b，a为1～10中任一整数，b为3～20中任一整数，Q为N或P，X为Cl、Br或I；助催化剂与主催化剂的重量比为0.1～10。

上述技术方案中，优选地，所述碱土金属为Mg、Ca、Sr或Ba中的至少一种。

上述技术方案中，优选地，C_aH_b中，a为2～8中任一整数，b为5～17中任一整数。

上述技术方案中，优选地，助催化剂与主催化剂的重量比为0.2～5。

为解决上述技术问题之二，本发明采用的技术方案如下：一种用于制备碳酸乙烯酯的方法，以环氧乙烷和二氧化碳为原料，在反应温度为50～200℃，反应压力为0.1～10.0MPa的条件下，反应原料与催化剂接触生成碳酸乙烯酯；

所述催化剂包括主催化剂和助催化剂；所述主催化剂为碱土金属碳酸盐；主催化剂与环氧乙烷的重量比为0.0001～0.1；所述助催化剂为鎓盐R₁R₂R₃R₄Q⁺X^-，其中，R₁、R₂、R₃和R₄均为脂肪基或芳基基团C_aH_b，a为1～10中任一整数，b为3～20中任一整数，Q为N或P，X为Cl、Br或I；助催化剂与主催化剂的重量比为0.1～10。

上述技术方案中，优选地，反应温度为80～160℃。

上述技术方案中，优选地，反应压力为0.5～8.0MPa。

上述技术方案中，优选地，主催化剂与环氧乙烷的重量比为0.0005～0.05。

上述技术方案中，优选地，所述碱土金属为Mg、Ca、Sr或Ba中的至少一种。