[发明专利]离子共价有机框架催化剂及制备方法和催化应用

权利要求书

1.一种离子化共价有机框架材料负载金属催化剂，其特征在于：

以氨基芘单体PyTTA和醛基芘单体TFPPy为原料，利用氨基和醛基之间的席夫碱反应，在真空条件下通过溶剂热反应合成TF-Py COF框架；还原框架中的亚胺键至仲胺键,接枝磺酸基团至框架中；通过离子交换使不同的金属负载至框架中得到催化剂M(Ⅱ)@TF-Py COF；金属为Co、Ni、Cu、Zn中的一种或两种以上，产物中金属元素的负载量为3-7 wt%;

所述结构式如下:

和。

2.一种权利要求1所述催化剂的制备方法，其特征在于：

以氨基芘单体PyTTA和醛基芘单体TFPPy为原料，利用氨基和醛基之间的席夫碱反应，在真空条件下通过溶剂热反应合成TF-Py COF框架；还原框架中的亚胺键至仲胺键；接枝磺酸基团至框架中；通过离子交换使不同的金属负载至框架中；产物中金属元素的负载量为3-7 wt%。

3.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述氨基芘单体PyTTA和醛基芘单体TFPPy摩尔比为0.5-1： 0.5-1。

4.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述溶剂为混合溶剂，混合溶剂中1,4-二氧六环、均三甲苯、N,N’-二甲基乙酰胺、3mol/L醋酸溶液的体积比例为 :0.5-0.7 mL： 0.5-0.7 mL：0.5-0.7 mL ：0-0.1 mL。

5.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述真空条件为20-200 Pa，反应时间为24-168 h，反应温度为120-140 ℃。

6.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

采用硼氢化钠为还原剂，所述还原条件为TF-Py COF与硼氢化钠的摩尔比为1：1-1：2000，反应温度为20-40 ℃，反应时间为15-60 min；

用于接枝磺酸基团的原料为1，3-丙烷磺内酯、1，4-丁烷磺内酯中的一种或两种，还原后TF-Py COF材料和接枝磺酸基团原料的摩尔比为1:1-1:20，反应温度为110-150 ℃，反应时间为2-15 h。

7.按照权利要求2所述的制备方法，其特征在于：

所述离子交换用原料为Co(OAc)₂，Ni(OAc)₂，Cu(OAc)₂，Zn(OAc)₂中的一种或两种以上。

8.一种权利要求1所述催化剂的应用，其特征在于：

以所述M(Ⅱ)@TF-Py COF为异相催化剂，催化二氧化碳和环氧化合物的反应生成环碳酸酯化合物。

9.按照权利要求8所述的应用，其特征在于：

在二氧化碳存在下，将环氧化合物、助催化剂、M(Ⅱ)@TF-Py COF混合搅拌反应，产物与催化剂通过过滤或抽滤的方式分离，液相即为催化目标产物环碳酸酯化合物；

所述的环氧化合物为下述中的一种或二种以上，结构式为: ，

其中的R为取代基团，R=甲基、氯甲基、丁基、丁氧基、苯基或己基；

所述的助催化剂为四丁基碘化铵、四丁基溴化铵或四丁基氯化铵；

所述环氧化合物、助催化剂、 M(Ⅱ)@TF-Py COF的用量质量比为(500-2000)：(0.5-4)：1；

所述反应温度范围是80-100℃，二氧化碳压力范围是1-5 MPa，反应体系允许体积比为0-10%的空气存在，反应时间为12-72h。