[发明专利]异相催化合成环碳酸酯的方法

说明书

本发明公开了一种异相催化合成环碳酸酯的方法，该方法包括：以生物炭为催化剂，以环氧化物和二氧化碳为反应底物进行环加成反应，得到环碳酸酯，其中，所述生物炭具有含氮官能团和含氧官能团。本发明的异相催化合成环碳酸酯的方法，以绿色、低成本的生物炭为催化剂，无需任何有机溶剂或助催化剂，催化活性好，反应条件温和，环碳酸酯选择性高，并且催化剂易分离回收。

技术领域

本发明涉及环碳酸酯合成领域，具体地，涉及一种异相催化合成环碳酸酯的方法。

背景技术

全球气候变暖是当今世界面临的最大挑战之一。CO₂过量排放已使全球平均地表温度比工业化前提高了1.2℃，由此产生的温室效应已经影响全球生态系统的稳定，导致全球极端天气频繁发生。目前的地表升温已接近本世纪末控温目标(2℃甚至1.5℃)。因此，全球范围内尽快实现短期“碳达峰”和长期“碳中和”迫在眉睫。我国作为主要的CO₂排放国之一，做出重要表态，“CO₂排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。近年来，CO₂光/电/热催化还原产多碳燃料的研究受到广泛关注，出现了大量从材料结构到反应过程的研究成果。然而，CO₂还原需要克服C＝O键断裂所需的高能耗，对催化剂的性能要求及能耗需求较高。

由此可见，现有的CO₂固定技术仍有待改进。

发明内容

本发明旨在至少在一定程度上解决相关技术中的技术问题之一。为此，本发明的一个目的在于提出一种异相催化合成环碳酸酯的方法。本发明的异相催化合成环碳酸酯的方法，以绿色、低成本的生物炭为催化剂，无需任何有机溶剂或助催化剂，催化活性好，反应条件温和，环碳酸酯选择性高，并且催化剂易分离回收。

在本发明的一个方面，本发明提出了一种异相催化合成环碳酸酯的方法，根据本发明的实施例，该方法包括：

以生物炭为催化剂，以环氧化物和二氧化碳为反应底物进行环加成反应，得到环碳酸酯，其中，所述生物炭具有含氮官能团和含氧官能团。

根据本发明上述实施例的异相催化合成环碳酸酯的方法，以绿色、低成本的生物炭为催化剂，以环氧化物和二氧化碳作为反应底物进行环加成反应，反应过程中CO₂未发生断键，环氧化物的活化及开环所需克服的活化能低，而生物炭具有含氮官能团和含氧官能团，其中，含氮官能团中的氮原子提供碱性位点，含氧官能团中的氧原子提供酸性位点，可以实现在相对温和的条件下固定CO₂，并且催化活性好，环碳酸酯选择性高，无需任何有机溶剂或助催化剂，从而更加环保；此外，生物炭作为催化剂，是固相催化剂，易分离回收。由此，本发明的异相催化合成环碳酸酯的方法，以绿色、低成本的生物炭为催化剂，无需任何有机溶剂或助催化剂，催化活性好，反应条件温和，环碳酸酯选择性高，并且催化剂易分离回收。

另外，根据本发明上述实施例的异相催化合成环碳酸酯的方法还可以具有如下附加的技术特征：

在本发明的一些实施例中，所述生物炭是采用下列步骤制备得到的：

将含氮的生物质原料、含碳的生物质原料与溶剂混合，经水热反应后，进行固液分离，得到所述生物炭。由此，可以实现在相对温和的条件下固定CO₂。

在本发明的一些实施例中，所述含氮的生物质原料包含氨基葡萄糖盐酸盐，所述含碳的生物质原料包含葡萄糖。由此，可以实现在相对温和的条件下固定CO₂。

在本发明的一些实施例中，所述氨基葡萄糖盐酸盐占所述氨基葡萄糖盐酸盐和所述葡萄糖的总物质的量的比例为0～100％。由此，可以实现在相对温和的条件下固定CO₂。

在本发明的一些实施例中，所述水热反应的温度不低于180℃。