[发明专利]可催化工业废气中CO2

权利要求书

1.一种可催化工业废气中CO₂转化为噁唑烷酮的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物，其特征在于，其结构式为：

结构式中的“*”表示重复出现的聚合单元。

2.一种可催化工业废气中CO₂转化为噁唑烷酮的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：

步骤一，合成多孔有机聚合物单体，简称为NHC-1单体：

在甲苯中加入1,2-二溴乙烷和1-乙烯咪唑，在90-110℃温度下搅拌至不再有新的固体生成后，冷却至室温；沉淀经过滤收集，用乙酸乙酯洗涤几次，真空干燥得到NHC-1单体；

步骤二，合成NHC-1聚合物：

将NHC-1单体、二乙烯基苯(DVB)和偶氮二异丁腈(AIBN)溶于二甲亚砜(DMSO)和适量甲醇中，在25-50℃下溶解后转移至于高压反应釜中80-120℃下聚合12-48h后，用乙酸乙酯、水和甲醇洗涤，真空干燥得到NHC-1聚合物；

步骤三，制备铜基N-杂环卡宾多孔聚合物(Cu@NHC-1)：

将NHC-1聚合物加入碱性溶液中，搅拌5-12h后过滤，用去离子水冲洗滤渣，至冲洗后的水的pH值变为中性，真空干燥滤渣后获得碱改性的NHC-1聚合物；将碱改性的NHC-1聚合物加入醋酸铜溶液中，搅拌1-4h，去离子水冲洗至少3遍，在室温下干燥得到Cu@NHC-1。

3.根据权利要求2所述的可催化工业废气中CO₂转化为噁唑烷酮的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物的制备方法，其特征在于，步骤一中，1,2-二溴乙烷和1-乙烯咪唑的摩尔比为5-10mmol：10-20mmol。

4.根据权利要求2所述的可催化工业废气中CO₂转化为噁唑烷酮的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物的制备方法，其特征在于，步骤二中，NHC-1单体与DVB、AIBN和DMSO的质量体积比为：0.20g：0.40g：0.040g：3mL。

5.根据权利要求2所述的可催化工业废气中CO₂转化为噁唑烷酮的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物的制备方法，其特征在于，步骤三中，所述碱性溶液为KOH溶液，NHC-1聚合物与1mol/L KOH溶液的质量体积比为0.1-1.5g：10-150mL。

6.根据权利要求2所述的可催化工业废气中CO₂转化为噁唑烷酮的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物的制备方法，其特征在于，步骤三中，碱改性的NHC-1聚合物与690mg/L醋酸铜溶液的质量体积比为0.1-1.5g：10-150mL。

7.权利要求2-6任一项所述的制备方法制得的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物。

8.权利要求2-6任一项所述的制备方法制得的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物在催化工业废气中CO₂转化为噁唑烷酮中的应用。

9.权利要求2-6任一项所述的制备方法制得的铜基N-杂环卡宾多孔聚合物在催化石灰窑废气中CO₂转化为噁唑烷酮中的应用。

10.根据权利要求8所述的应用，其特征在于，所述应用包括：

取Cu@NHC-1催化剂于支口反应管中，将充满含CO₂的工业废气的气囊套在反应管支口处后进行真空抽换气至少三次后向反应管中加入反应底物和溶剂乙腈(MeCN)，在25℃-75℃油浴锅中反应4-20h，反应结束后，将催化剂进行过滤分离，将所得滤液进行减压蒸发得到粗产物；粗产物以石油醚/乙酸乙酯为洗脱剂，经柱层析纯化得到噁唑烷酮产物；催化剂循环使用；

所述的反应底物包括N-苄基丙-2-炔1-胺、(4-氟苄基)2-丙炔基-1-基胺、(3-甲苄基)2-丙炔基-1-基胺、N-苯乙基丙-2-炔-1-胺、丁基-丙炔基-2-亚胺、N-(噻吩-2-基甲基)丙-2-炔-1-胺或2-(丙基-2-炔-1-基氨基)乙酸乙酯。