[发明专利]用于二氧化碳合成苯乙烯环状碳酸酯的双负载催化剂及制备方法与应用

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳合成苯乙烯环状碳酸酯的双负载催化剂，该双负载催化剂的载体为无机复合载体或大孔树脂，所述无机复合载体由SiO₂、MCM‑41、MCM‑48和SBA‑15中的一种与Fe₃O₄组成；所述大孔树脂为D401、D3520、D4006、H103、D151、D072、NKC‑9、201×4、D201、D370或D380；所述双负载催化剂的活性组分为Lewis酸和乙酰丙酮盐中的一种与季铵盐。本发明还公开了该双负载催化剂的制备方法与应用。本发明的双负载催化剂用于催化二氧化碳与氧化苯乙烯偶联反应，苯乙烯环状碳酸酯的产率可达92％。催化剂制备方法简单、活性高、产物和催化剂分离容易、催化剂可回收利用且循环稳定性高。

技术领域

本发明属于催化化学技术领域，具体涉及一种用于二氧化碳合成苯乙烯环状碳酸酯的双负载催化剂及制备方法与应用。

背景技术

二氧化碳是引起温室效应的主要气体，同时也是世界上储量最丰富、最廉价的碳资源，可替代传统剧毒光气、异氰酸酯或一氧化碳等碳一原料用于有机合成。随着环境的持续恶化及资源的日趋匮乏，二氧化碳的化学资源化利用已越来越受到广泛关注，已被用作合成环状碳酸酯、噁唑烷酮、脲及其聚合物等有机化合物的原料。

苯乙烯环状碳酸酯是一种重要的环状碳酸酯类化合物，在纺织、印染、高分子合成及精细化工中间体等方面具有广泛的用途。利用二氧化碳与氧化苯乙烯偶联制备苯乙烯环状碳酸酯是化学固定二氧化碳的有效手段之一。目前研究工作主要集中在催化体系的探索上，已报道的有均相催化剂和非均相催化剂。已报道的均相催化剂包括Salen配合物、离子液体、Lewis酸或乙酰丙酮盐与季铵盐组成的共催化剂(Yang H et al.Chem.Commun.,2002,274；Sun JM et al.Green Chem.,2004,61；Sun JM et al.Appl.Catal.A:Gen.,2005,221；Coskun S et al.Turk.J.Chem.,2014,600)。非均相催化剂包括采用MgO、MgO-Al₂O₃、Cs/Al₂O₃和Nb₂O₅等直接作催化剂(Yano et al.Chem.Commun.,1997.1129；Bhanage BM,Appl.Catal.A:Gen.,2001,259；Yamaguchi K,J.Am.Chem.Soc.,1999,4526；Aresta M etal,J.Mol.Catal.A:Chem.,2003,245)以及采用MCM-41、SAB-15、高分子聚合物、Siral 80等固载金属或离子液体等活性组分(肖林飞等,CN 102206199A；邓友全等,CN 102516220A；张锁江等,CN 102516220A；Coskun S et al.Turk.J.Chem.,2014,600)。

在目前已报道的催化剂中，Lewis酸或乙酰丙酮盐与季铵盐组成的均相共催化体系在二氧化碳与氧化苯乙烯合成环状碳酸酯中具有优异的催化性能，且价廉易得，但在均相催化体系中，催化剂与产物不易分离，不利于工业化应用。

发明内容

本发明的一个目的在于提供一种用于二氧化碳合成苯乙烯环状碳酸酯的双负载催化剂。该双负载催化剂基于Lewis酸或乙酰丙酮盐与季铵盐组成的共催化体系在二氧化碳与氧化苯乙烯的偶联反应中具有较高的催化活性及选择性，选用合适的载体对Lewis酸和乙酰丙酮盐中的一种与季铵盐同时进行负载。

本发明的第二个目的在于提供上述双负载催化剂的制备方法，该制备方法以温和的条件，简单的工艺，制备得到与均相催化体系具有相当催化活性的双负载催化剂。

本发明的第三个目的在于提供上述双负载催化剂在以二氧化碳为碳源合成苯乙烯环状碳酸酯中的应用。

为实现上述第一个目的，本发明所设计的技术方案为：