[发明专利]偶氮咪唑修饰的Mn-Mg纳米团簇催化二氧化碳与环氧丙烷共聚的制备方法

说明书

偶氮咪唑修饰的Mn‑Mg纳米团簇催化二氧化碳与环氧丙烷共聚的制备方法，属于高分子材料技术领域；该方法以高锰酸钾和四丁基溴化胺为基本原料，反应后得到高锰酸四丁基胺盐。然后将新戊酸，高锰酸四丁基胺盐、四水合醋酸锰和四水合醋酸镁进行反应，产物再与偶氮二咪唑啉基丙烷反应，最后得到偶氮咪唑修饰的Mn‑Mg纳米团簇，此为二氧化碳和环氧丙烷共聚所用的催化剂；该制备方法所用原料易得，将其应用于二氧化碳和环氧丙烷共聚，催化效率高，反应条件温和。

技术领域

本发明涉及催化剂制备的技术领域，特别涉及偶氮咪唑修饰的Mn-Mg纳米团簇催化二氧化碳与环氧丙烷共聚的制备方法。

背景技术

在二氧化碳的共聚反应中，已经开发了各种催化剂，包括多相和均相金属基络合物；对于多相催化体系，Sebastian Joby等人于2015年制备了Co-Zn双金属氰化物（DMCs）催化剂，该催化剂对环氧化合物和二氧化碳的共聚具有良好的催化活性；张兴红等人于2016年制备了[Zn-Co（III）DMCC]催化体系；通过自由基引发剂与环氧化合物进行共聚。

随着纳米技术的飞速发展，纳米催化和纳米催化剂的概念相继提出；其中，金属纳米簇由于其独特的结构优势，在催化反应中表现出优异的活性和选择性，并迅速成为科学研究领域的热点；与宏观嵌段催化剂材料相比，金属纳米簇由于其独特的量子尺寸效应、表面效应和小尺寸效应，表现出不同于嵌段材料的物理和化学性质以及高催化活性；

现有技术中用于催化二氧化碳与环氧丙烷的共聚反应的金属纳米簇在生产制造过程中，成本较高、并且反应剧烈，安全性低。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供偶氮咪唑修饰的Mn-Mg纳米团簇催化二氧化碳与环氧丙烷共聚的制备方法，以解决背景技术中描述的现有技术中用于催化二氧化碳与环氧丙烷的共聚反应的金属纳米簇的生产成本高、安全性低的问题。

为实现上述目的，本发明提供以下的技术方案：

偶氮咪唑修饰的Mn-Mg纳米团簇催化二氧化碳与环氧丙烷共聚的制备方法，具有以下步骤：

(1)将水倒入高速搅拌机中，在0至50℃的条件下，将高锰酸钾和四丁基溴化胺倒入水中搅拌混合,反应4至5小时后，对搅拌机中的物质进行过滤，并收集紫色沉淀物，然后用蒸馏水和乙醚对紫色沉淀物进行洗涤，最后对洗涤后的紫色沉淀物进行干燥，得到高锰酸四丁基胺盐，备用；

(2)将乙腈加热至沸腾状态，然后向沸腾的乙腈中加入新戊酸、高锰酸四丁基胺盐、四水合醋酸锰和四水合醋酸镁，混合反应30至60分钟，然后对反应后的物料进行过滤，得到滤液，将滤液置于-10至0℃的环境中1-3天，得到棕色固体晶体粉末，备用；

(3)将棕色固体晶体粉末与偶氮二咪唑啉基丙烷溶解在乙酸乙酯中，溶解时间为1-3天，然后对溶解后的物料过滤，得到固体晶体粉末，再用环己烷洗涤固体晶体粉末，得到偶氮咪唑修饰的Mn-Mg纳米团簇。

优选的：步骤(1)中高锰酸钾和四丁基溴化胺的摩尔比为1：1-4。

优选的：步骤(2)中新戊酸、高锰酸四丁基胺盐、四水合醋酸锰与四水合醋酸镁的摩尔比为10：4：1-2：1-2；

优选的：步骤(3)中棕色固体晶体粉末与偶氮二咪唑啉基丙烷的摩尔比为1：0.1-1。

采用以上技术方案的有益效果是：

通过化学合成的方法，采用高锰酸钾与四丁基溴化胺反应，得到高锰酸四丁基胺盐；然后将新戊酸，高锰酸四丁基胺盐、四水合醋酸锰和四水合醋酸镁按照一定比例，混合后反应；产物再与偶氮二咪唑啉基丙烷反应，最后得到偶氮咪唑修饰的Mn-Mg纳米团簇，此为二氧化碳和环氧丙烷共聚所用的催化剂；本发明的纳米团簇，应用于二氧化碳与环氧丙烷的共聚，催化效率高，反应条件温和。

附图说明

图1为本发明Mn-Mg纳米团簇的化学方程式。

图2为本发明聚碳酸亚丙酯白色固体的化学方程式。