[发明专利]用于环氧乙烷和二氧化碳环加成反应催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于环氧乙烷和二氧化碳环加成反应催化剂，其特征在于：由载体和季铵盐组成，其中季铵盐在催化剂中的质量百分比含量为15~50 wt%，载体在催化剂中的质量百分比含量为50~85 wt%，载体负载季铵盐前首先经双氧水处理以增加载体表面含氧官能团数量，然后通过表面氨基改性在载体表面引入氨基，载体为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂或氧化石墨烯中的一种，当载体为SiO₂时，为硅胶、白炭黑、MCM-41或SBA-15硅基材料中的一种，所述的季铵盐结构式为（R′NR₁R₂R₃）⁺X^-，其中R′为硅烷偶联剂上的含烃基的基团，R₁，R₂，R₃为烃基或者醇基，R₁，R₂，R₃相同或不同，X^-为卤素，所述烃基为乙基、丙基、丁基中一种，所述醇基，为-CH₂CH₂OH、-CH₂CH₂CH₂OH、-CH₂CH₂CH₂CH₂OH中一种，卤素为F^-、Cl^-、Br^-或I^-中的一种。

2.一种权利要求1所述用于环氧乙烷和CO2环加成反应催化剂的制备方法，按照如下的步骤制备：

1）将载体加入到5~15 wt%的双氧水中，得到浆状混合物，控制固液质量比为5~10:100，将浆状混合物在90~150℃水热处理8~15 h得到凝胶，凝胶先在80~120℃干燥6~12 h，然后50~80℃真空干燥4~6 h得到改性后载体，载体为SiO₂、Al₂O₃、TiO₂、ZrO₂或氧化石墨烯中的一种，当载体为SiO₂时，为硅胶、白炭黑、MCM-41或SBA-15硅基材料中的一种；

2）将上述改性后的载体和氨基的前驱体加入到乙腈溶液中得到混合浆液，加入的载体和氨基的前驱体的摩尔比为1：0.3~1.2，体系固液质量比为5~15:100，上述混合浆液在70~85℃反应12~40 h，反应完毕后过滤，用丙酮洗涤后于50~70℃真空干燥3~8 h，得到表面氨基功能化的载体，氨基的前驱体为含有氨基的硅烷偶联剂，所述含有氨基的硅烷偶联剂为，3-氨丙基三甲氧基硅烷、N-β（氨乙基）-γ氨丙基三甲氧基硅烷、（N,N-二乙基-3-氨丙基）-三甲氧基硅烷、苯基氨丙基三甲氧基硅烷、3-氨丙基三乙氧基硅烷或苯基氨丙基三乙氧基硅烷中的一种；

3）将上述表面氨基功能化的载体和有机卤化物加入到甲苯中，其中表面氨基功能化载体和有机卤化物的摩尔比为1：0.3~1.2，体系固液质量比为5~20:100，上述混合物于60~90℃反应24~60 h，反应完毕后过滤，用丙酮洗涤，然后于60~90℃真空干燥3~8 h，得到所需催化剂，所用的有机卤化物为氯、溴或碘取代的烷烃或醇。

3.根据权利要求2中所述一种用于环氧乙烷和CO2环加成反应催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，所用的有机卤化物为氯乙烷、氯乙醇、氯丙烷、氯丙醇、溴乙烷、溴乙醇、溴丙烷、溴丙醇、碘乙烷、碘乙醇、碘丙烷或碘丙醇中的一种或两种。

4.一种权利要求1所述用于环氧乙烷和CO2环加成反应催化剂的应用，其特征在于：用于环氧乙烷和CO₂经环加成反应生成碳酸乙烯酯反应中，反应温度90~150℃，反应压力为1.2~8.0 MPa。