[发明专利]一种负载硅型离子液体催化剂

说明书

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种负载硅型离子液体催化剂。首先用甲基咪唑或烷基咪唑与卤代烷基醇/酸反应，制备出带有活性基团的咪唑离子液体备用；再将正硅酸四乙酯和乙醇加入到固定容积的容器中混合加热，并施以搅拌，然后其滴加到离子液体混合溶液中，搅拌并滴加盐酸至悬浮体系中，逐渐凝固成胶体状；最后在60℃条件下陈化胶体2～6h后，将凝胶状体系干燥，得固体产物，研磨后得淡黄色固体粉末。即为负载硅型咪唑离子液体催化剂。本发明的优点：该催化剂具有较好的催化协同效应与基位隔离效应，活性高、选择性好，可循环使用。催化过程免用辅助催化剂或溶剂并可在较温和的条件下即可得到高收率、高纯度的碳酸乙烯酯新产品。

技术领域

本发明属于催化剂技术领域，涉及一种负载硅型离子液体催化剂，特别涉及一种通过催化二氧化碳与环氧乙烷环加成反应制备碳酸乙烯酯所用催化剂。

背景技术

碳酸乙烯酯是生产聚酰胺、聚丙烯腈、聚氯乙烯等高聚物的良好溶剂，还可用作纺织上的抽丝液和其他化工助剂，也可作为脱除工业酸性气体的溶剂及混凝土的添加剂。在医药方面可用作制药的组分和有机合成中间体，还可用作塑料发泡剂及合成润滑油的稳定剂。在电容电池工业上，EC和碳酸丙烯酯的混合溶液具有较高的介电常数，可作为锂电池的电解液，随着手机及电脑的日渐普及，市场需求量及发展潜力巨大。近年来，国内外还开发了以EC为原料合成呋喃唑酮、以及碳酸二甲酯(DMC)联产乙二醇(EG)的技术，进一步拓宽了碳酸乙烯酯的应用领域和市场价值。

目前，连续釜式反应或管式反应的碳酸乙烯酯生产多采用季铵盐类催化剂，该类催化剂的活性和选择性高，生产成本低，但催化过程中温度高、压力大，催化剂活性组分易流失、寿命短、用量大，产率不够高。因此，寻求环境友好的新型高效催化剂是研究环氧乙烷与二氧化碳直接加成反应制备碳酸乙烯酯的动力，目前已发现许多催化剂对此反应有催化效果，如过渡金属配合物、主族元素配合物、季铵盐、膦盐和碱金属盐、离子液体等催化体系。

专利1817877和1817878分别公开了一种环状碳酸酯的合成方法和高活性催化剂催化制备环状碳酸酯的方法，采用过渡金属盐分别和二齿离子液体与卤化季磷盐类离子液体组成的二元催化剂。专利101037431公开了二氧化碳和环氧化合物环加成反应合成环状碳酸酯的方法，采用金属盐、离子液体以及季铵盐组成催化剂，反应压力为0.5-10MPa，反应温度30-200℃。专利1631886公开了环状碳酸酯的合成方法，采用锌盐和咪唑卤代盐、吡啶卤代类离子液体，季铵盐中的一种作为催化剂，反应压力为0.5-5MPa，反应温度50-200℃，经过催化二氧化碳和环氧化物制备环状碳酸酯。这些离子液体催化剂都需要添加辅助催化剂，且在较高的温度或较高压力下才能保证较理想的催化活性，且难以实现连续工业化生产。

专利102049303A公开了一种合成碳酸丙烯酯的催化剂及其制备方法，催化剂是由锌盐、卤素和有机胺为活性组分，以二氧化硅为载体实现低成本、高效率的催化过程，反应温度150-170℃，压力3-4MPa，反应时间8h。该催化过程反应时间较长，催化活性易流失。

专利102294264A公开了一种用于环氧乙烷和二氧化碳制备碳酸乙烯酯的核壳型催化剂及其制备方法，该催化体系是以二氧化硅微球为核相，以聚乙烯亚胺络合的金属盐为壳相，该催化剂活性高且活性组分不易流失，但是催化剂用量大，难回收，制备工艺较复杂，催化剂稳定性较差，因此工业化意义不大。