[发明专利]Uio-66原位固载羧基功能化离子液体复合材料及其制备和应用

说明书

本发明属于轻工、化工材料的技术领域，提供了一种Uio‑66原位固载羧基功能化离子液体复合材料及其制备和应用，其是以金属有机骨架材料Uio‑66为载体，羧基功能化离子液体为活性组分，在合成Uio‑66的同时，羧基功能化离子液体通过羧基与锆金属簇进行配位键合，原位固载在Uio‑66的孔笼内，制得复合材料。该复合材料除了拥有良好的物理稳定性和化学稳定性外，还具有催化活性高、传质速率快、选择性好、易回收分离、环境友好、工业化应用前景广阔等特点。本发明制备的复合材料作为催化剂用于各种酸和醇的酯化反应和酯交换反应中取得了很好的效果；作为吸附剂对于液体中含有的重金属离子具有明显的吸附作用。

技术领域

本发明涉及复合材料合成技术领域，具体涉及一种Uio-66原位固载羧基功能化离子液体复合材料及其制备和应用。

背景技术

离子液体（Ionic Liquid）是有机阳离子和有机或无机阴离子构成的在室温或室温附近温度下呈液态的化合物，具有可设计性、强热稳定性、宽液态温区，强导电性等优点，广泛应用于化学研究的各个领域中。目前，液态离子液体在绿色有机合成、分离提纯、电化学等领域应用较为广泛，且取得了较佳的成果。但在实际应用过程中同时存在着离子液体用量大、产品分离与催化剂回收困难从而导致成本较高、工业化应用困难等问题。这就促使离子液体固载化成为目前一个十分重要的研究热点。目前，固载化离子液体常用的载体有：硅胶（Gadenne B. Chemical Communications，2004，1768-1769.）、分子筛（Udayakumar S.Applied Catalysis A： General，2009，368（1-2），97-104.）、活性炭（Virtanen P.Catalysis Today，2009，147（S），S144-S148）以及有机高分子材料（Dong Wook Kim.Angewandte Chemie International Edition，2004，43，483-485.）等，但这些材料普遍存在着价格昂贵、水热稳定性差、比表面积较小、活性组分流失严重等问题。

金属有机骨架材料（MOFs）具有很大的比表面积、永久的孔结构和易于修饰等特点，可以作为优异的离子液体固载化的载体，罗群兴（Luo. Journal of MaterialsChemistry A，2013，1，6530-6534.）等人利用金属中心配位不饱和的多孔MOF材料作为载体，通过配位键的作用实现了功能离子液体的固载化，然而很多MOF材料的骨架缺乏金属配位不饱和点，因而限制了此方法的应用。袁媛（袁媛. 中国专利，CN106693899 A）等人将功能化离子液体采用“瓶中造船法”合成并负载在金属有机骨架材料上，并作为催化剂用于吸附-氧化-萃取除去汽油中含硫物质。但是“瓶中造船法”对MOF材料的孔笼直径要求很严格，且对大分子物质的吸附、催化作用较差。因而探索一种新型的离子液体负载在MOF材料上的方法逐渐成为了研究热点。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的不足，提供一种Uio-66原位固载羧基功能化离子液体复合材料及其制备和应用。本发明的复合材料除了拥有良好的物理稳定性和化学稳定性外，还具有催化活性高、传质速率快、选择性好、易回收分离、环境友好、工业化应用前景广阔等特点。

为实现上述发明目的，本发明采用如下技术方案：

一种Uio-66原位固载羧基功能化离子液体复合材料的制备方法，以金属有机骨架材料Uio-66为载体，羧基功能化离子液体为活性组分，在合成Uio-66的同时，羧基功能化离子液体通过羧基与锆金属簇进行配位键合，原位固载在Uio-66的孔笼内，制得Uio-66原位固载羧基功能化离子液体复合材料。

其合成方法如附图1所示。

本发明上述制备方法中，所述羧基功能化离子液体的功能基团为单羧基、双羧基、三羧基中的一种；所述羧基功能化离子液体的母体为季铵盐离子、季鏻盐离子、咪唑盐离子、吡啶盐离子中的至少一种。