[发明专利]钴、铬或锌络合共轭微孔高分子催化剂及其制备和应用

说明书

本发明提供一种金属钴、铬或锌络合共轭微孔高分子催化剂及其制备和应用，该催化剂的结构式如(1)所示，其中：M＝Co,Cr,或Zn；X＝‑CH₂CH₂‑or‑C(CH)₄C‑；R＝‑OAc、‑Cl、‑Br、‑I or空。用以上高分子催化剂催化CO₂与环氧烷烃反应，在温和的条件下(0.1～1.0MPa,25～120℃,12～48h)，得到非常高的催化产率(40.0～99.0％)；此外，催化剂的多次重复使用对催化活性没有影响。本发明能够在温和的实验条件下催化CO₂与环氧烷烃反应生成相应的环状碳酸酯，克服了先前这类反应需要高温(>120℃)高压(1～10MPa)条件的限制，此外，这一类催化剂可以多次重复使用，回收操作简便，解决了以往此类反应所用催化剂利用率低的问题。

技术领域

本发明属催化合成技术领域，具体涉及一种钴、铬或锌络合共轭微孔高分子催化剂及其制备和应用。

背景技术

CO₂作为温室气体的主要成分之一，是储量丰富、安全无毒和廉价易得的C1资源，近年来，由于人类的日常生产和生活活动，大气中CO₂的浓度继续呈上升趋势，导致全球温室效应不断增强，因此，如何较方便的处理和利用这些丰富的C1资源已经变的尤为重要。

20世界以来，将CO₂固定或者采用化学催化转化的方法转变成有机物是最主要的处理手段。在化学催化转化领域，利用CO₂与环氧化合物合成环状碳酸酯是研究最广泛也是最成功的途径之一，例如：CO₂与末端(或内部)环氧化合物的环加成反应，但是，此类反应过程中所使用的催化剂(如：金属配合物催化剂、离子液体催化剂或多相催化剂)催化转化CO₂时其催化活性受到高温(>150℃)高压条件(>5.0MPa)的限制，同时催化剂的利用率也比较低。在先前的工作中，我们已经开发了一类金属钴、铬、锌、铜或铝络合的共轭微孔高分子催化剂(专利号：201210135309.2；201210272056.3；201110427079.2)，此类催化剂首次实现了常温常压条件下的CO₂的催化转化和吸附捕获，这些催化剂的结构如下所示：

该结构式中：M＝Co、Cr、Zn、Cu或Al；R₁＝-OAc、-Cl、-Br、-I、-OEt或空；R₂＝-H、-tBu、-iBu、-NO₂、-Cl、-CH₂NEt₂或-CH₂N(Bn)Et₂Br。但是该类型的催化剂成本较高。

发明内容

针对上述问题，本发明从如何降低催化剂的成本出发，新开发了一类同样能在相对温和的条件下催化CO₂与环氧烷烃反应生成相应环状碳酸酯的高效聚合物催化剂。

本发明研究合成了金属钴、铬或锌络合共轭微孔高分子聚合物CMP2-M(M＝Co、Cr或Zn)，并以其作为催化剂实现了在温和条件下催化CO₂与环氧烷烃反应生成相应的环状碳酸酯，且此类高分子催化剂可以多次重复使用，回收操作简便，大大的提高了催化剂的利用率。

一种金属钴、铬或锌络合共轭微孔高分子催化剂，所述高分子催化剂为CMP2-M(M＝Co,Cr或Zn)，其结构如下：

其中：M＝Co,Cr,或Zn；

X＝-CH₂CH₂-或-C(CH)₄C-；

R＝-OAc、-Cl、-Br、-I或空。