[发明专利]一种多孔MgO催化剂在合成碳酸乙烯亚乙酯中的应用

说明书

本发明提供了一种多孔MgO催化剂在合成碳酸乙烯亚乙酯中的应用，该方法将碳酸二甲酯、1‑丁烯‑3,4‑二醇和多孔MgO催化剂同时加入反应体系，在100～140℃下反应1～8h。反应结束后催化剂经过滤、洗涤后即可重复使用。该方法操作简单，催化剂催化效率高，催化剂的复用性能好，并且可以有效降低生产成本。

技术领域

本发明涉及一种多孔氧化物催化剂在酯交换反应中的应用，特别涉及一种多孔MgO催化剂在合成碳酸乙烯亚乙酯中的应用。

背景技术

碳酸乙烯亚乙酯(VEC)在常温下为无色透明液体，是一种特殊的碳酸酯。碳酸乙烯亚乙酯沸点为237℃/733mmHg(1it.)，闪点为96℃。

碳酸亚乙烯酯(VC)是目前已投入使用且性能较好的成膜添加剂，但是，VC在电池中的分解伴随着CO₂的释放，不利于电极界面膜的形成。与VC相比，碳酸乙烯亚乙酯(VEC)具有更加稳定的结构，因此受到研究者们的关注。VEC中的C＝C双键使其具有更高的还原能力，其还原电位为1.0V(vs.Li+/Li)。将其应用于PC基电解液中，能够在负极上形成优良的固体电解质界面(Solidelectrolyte interphase，SEI)膜，有效抑制电解液对石墨电极的破坏。另外，有报道表明VEC能够在LiNi_0.8Co_0.2O₂电极上形成保护膜，提高了电池在高温下(50℃)的电化学性能。

碳酸乙烯亚乙酯在锂二次电池中是高反应活性的成膜添加剂，碳酸乙烯亚乙酯具有较高的介电常数，较高的沸点和闪点，有利于提高锂离子电池的安全性能。

碳酸乙烯亚乙酯具有较高还原电位，优先于电解液在石墨负极表面上发生电化学还原反应，形成稳定和致密的固体电解质界面(Solidelectrolyte interphase，SEI)膜，有效地阻止PC和溶剂化锂离子共同嵌入石墨层间，抑制电解液溶剂分子在电极表面的持续分解，将电解液的分解抑制到最小程度，进而提高锂离子电池的充放电效率和循环特性，化学性质稳定。

碳酸乙烯亚乙酯在石墨负极表面上所形成的固体电解质界面膜在常温乃至高温环境下较为稳定，不易分解，抑制了发生在石墨负极表面的电解液的还原分解反应，减少了气体产物的生成，避免了负极材料的结构及性能受到破坏，提高了电池在常温，特别是高温循环下的容量保持率，并抑制了电池的气胀。

碳酸乙烯亚乙酯还可以用于合成官能化聚合物。

目前碳酸乙烯亚乙酯的合成方法主要有光气法、CO₂与丁烯环氧化物的加成法以及烷烯二醇与碳酸二烷基酯的酯交换反应法。

其中，光气法由于光气的毒性而受到限制，特别是随着环境保护受全世界重视程度的日益提高，光气法已被淘汰。

CO₂与丁烯环氧化物加成法由于丁烯环氧化物的来源不易，并且CO₂的活化需要较大的压力以及合适的催化剂而受到较大的限制。

目前工业上常用的主要是通过酯交换法来合成碳酸乙烯亚乙酯。但是目前在酯交换法中应用的催化剂主要是均相的碱性催化剂，这一类催化剂具有较高的催化活性，但是均相催化剂在后续的产物分离提纯上会造成很大的麻烦，所以导致产物的提纯成本较高。

因此，迫切需要找到一种操作简单，催化效率高，催化剂重复使用性能好，容易回收，且生产成本低的合成碳酸乙烯亚乙酯的方法。

发明内容

本发明要解决的技术问题是针对目前碳酸二甲酯与丁烯二醇酯交换合成碳酸乙烯亚乙酯过程中出现的催化剂使用量大且催化剂分离回收困难，产品收率低等问题，提供一种操作简单，催化效率高，催化剂易回收，催化剂复用性好，生产成本低的合成碳酸乙烯亚乙酯的方法。

为了解决上述问题，本发明采用了以下的技术方案：