[发明专利]一种用于二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的催化剂组合物

说明书

本发明公开了一种用于二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的催化剂组合物，涉及催化剂组合物技术领域。按质量份数计，所述催化剂组合物的原料包括：配体1份、金属源催化剂0.5‑2份和醇盐50‑400份。本发明提供一种新型结构的配体，用于制备二氧化碳和乙烯生产不饱和羧酸盐的催化剂组合物，能有效催化不饱和羧酸盐的生产过程，有效地催化二氧化碳和乙烯的羧化。实现了二氧化碳和乙烯一步反应制备得到不饱和羧酸盐。本发明的催化剂组合物可由廉价的前驱体轻松合成，对空气和湿度稳定，催化剂转化数高，最高可达到500以上。

技术领域

本发明涉及催化剂组合物技术领域，特别是涉及一种用于二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的催化剂组合物。

背景技术

大气中的二氧化碳对地球生态系统具有重要意义，光合作用、食物生产等都离不开二氧化碳，现今的化石燃料也源自于数百万年前的二氧化碳。然而，随着全球工业化进程的愈益加快、世界人口骤增、人类生活水平大幅提高及能源大量消耗等，全球二氧化碳的排放量也逐年增长，目前已然超出生态系统的负荷，无法实现良性循环。已有诸多研究表明，二氧化碳的大量排放和在大气中的大量累积，是导致全球气候恶化的重要原因，如引发全球气候变暖的“温室效应”，其罪魁祸首就是二氧化碳的大量排放，进而引发了诸如冰川融化、土地沙漠化、物种灭绝等一系列威胁地球生物生存的环境问题。

由于二氧化碳是一种廉价、无毒及大量可用的C₁资源，所以开发用于有机化学品生产的二氧化碳在世界范围内具有巨大的工业效益。一直以来，人们主要关注于如何对二氧化碳进行有效的捕集、固定以及转化利用。目前，人们在将二氧化碳转化为某些化学产品方面已取得了一些成功，比如利用二氧化碳生产聚碳酸酯、环碳酸酯、水杨酸以及尿素等。然而，受制于二氧化碳较高的动力学惰性以及热力学稳定性，目前用于化学反应所消耗的二氧化碳量不到全球总排放量的1％。

二氧化碳已被用作化学品生产过程中所需的前驱体，如在不饱和羧酸盐尤其是丙烯酸及其衍生物的生产中作为前驱体。而丙烯酸及其衍生物进一步用作合成丙烯酸酯聚合物的前驱体。丙烯酸酯聚合物广泛应用于涂料、粘合剂、化学建材、卫生产品、纸张处理、抛光、皮革、纤维、洗涤剂、密封剂、油漆等众多领域。SAP(高吸水性树脂)主要由聚丙烯酸钠组成，全球SAP产能约500万吨。2020年，全球SAP消费量约为340万吨，2025年有望增长至440万。SAP未来将向高性能化、复合化、功能化、可降解趋势发展。

通常，不饱和羧酸及其衍生物可由二氧化碳和小分子乙烯的羧化产生。该生产过程所用原料价格低廉，并且可在石油化工中大量生产。尽管二氧化碳在很长时间以来是制备丙烯酸钠及其衍生物进而生成丙烯酸酯聚合物的可选原料之一，但乙烯在此过程中的应用尚不足10年。

目前的二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的金属中心主要以镍、钯为主。然而，目前公开的用于由二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的生产过程中的配体主要以双膦、双氮以及卡宾配体为主，该类型配体对催化体系的TON并未有进一步的提升。配体在二氧化碳和乙烯的偶合反应中具有重要的作用，配体的结构直接影响偶合反应的选择性，因此设计并合成新型结构的配体显得尤为重要，同时也是该领域研究的热点。

发明内容

基于上述内容，本发明提供一种用于二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的催化剂组合物，通过开发出新型结构的配体，制备用于二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的催化剂组合物，能有效地催化二氧化碳和乙烯的羧化，在二氧化碳和乙烯一步反应制备得到不饱和羧酸盐的同时，大幅度提高催化剂转化数。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明技术方案之一，一种用于二氧化碳和乙烯制备不饱和羧酸盐的催化剂组合物，按质量份数计，所述催化剂组合物的原料包括：配体1份、金属源催化剂0.5-2份和醇盐50-400份；所述配体的结构式如式I所示：

式I中，R₁选自乙基、乙烯基、苯基或环己基中的一种；