[发明专利]一种负载型咪唑类离子液体催化剂的制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及化学催化材料合成技术领域，具体涉及一种负载型咪唑类离子液体催化剂的制备方法。

背景技术

二氧化碳作为主要的温室气体，同时又是地球上蕴藏最丰富的C1资源，出于环境保护与能源利用的双重需求，二氧化碳的固定转化已成为全球关注的焦点。二氧化碳与环氧化合物环加成反应合成环状碳酸酯是目前二氧化碳固定的有效途径之一。而且，环状碳酸酯是一种重要的工业原料，在药物中间体、电池电解液、有机碳酸酯合成等方面具有广泛用途。现有的催化二氧化碳与环氧化合物合成环状碳酸酯的催化剂有均相催化剂和非均相催化剂2种类型，其中，均相催化剂主要为碱金属碳酸盐、碱金属氢氧化物、季磷盐、季铵盐、磷酸盐、离子液体等，非均相催化剂主要包括活性氧化铝、碱性沸石、阴离子交换树脂等。近年来，离子液体作为一种新型绿色介质，是一种由阴阳离子组成的有机盐类，在室温或接近室温下呈现液态且具有蒸气压低、 挥发性小、 导电与导热性好、 热稳定性高、 结构可调等特性，因此被广泛应用于催化二氧化碳与环氧化合物合成环状碳酸酯。然而，采用离子液体作为催化剂存在反应后难以从产物中分离出来，导致反应成本高，这就促使人们研究高活性且易于分离的非均相催化剂。因此，如何实现离子液体催化剂的固载化成为当前研究的热点。

目前固载离子液体催化剂的方法有：(1)浸渍法：将离子液体滴加到固体载体上，至载体完全湿润，或者将载体浸入到过量的离子液体中；浸渍后，用索氏抽提器洗涤除去载体上未被吸附的离子液体即可；最后将固载化离子液体进行干燥处理。虽然浸渍法是最常用的负载型离子液体催化剂的制备方法，但该法得到的固载型离子液体催化剂在应用中离子液体流失严重，稳定性差，且严重影响产品质量。(2)键合法：为了克服上述浸渍法中通过阴离子固载化时破坏载体的结构、降低酸度、局限于Lewis酸类离子液体等缺点，人们又研究出通过键合法将离子液体固载到载体上，即指载体与离子液体之间通过共价键的方式结合。目前采用硅烷偶联剂的方法固载离子液体的研究也很多，但偶联剂大多价格昂贵，难以实现大规模生产。综上所述，寻找一种成本低廉、回收及循环利用简单、催化活性高的固载化离子液体催化剂具有重要意义。

发明内容

针对现有技术中存在的问题和不足，本发明提供一种负载型咪唑类离子液体催化剂的制备方法。采用本发明制备方法制备得到的负载型咪唑类离子液体催化剂催化活性高、化学选择性好，易于分离回收，循环利用简单，能够极大地降低反应成本；此外，本发明采用氯甲基化聚苯乙烯树脂作为离子液体催化剂的载体，利用载体的大孔优势和疏水通道，有利于二氧化碳与环氧化合物的催化反应顺利进行，高产率合成环状碳酸酯。

为实现发明目的，本发明采用的技术方案如下：

一种负载型咪唑类离子液体催化剂的制备方法，包括以下步骤：

（1）树脂清洗：将氯甲基化聚苯乙烯树脂加入反应釜，然后向反应釜中加入去离子水对氯甲基化聚苯乙烯树脂进行洗涤，至洗涤液的PH为中性时停止洗涤，将洗涤液从反应釜中排出；

（2）树脂溶胀：向反应釜中加入四氢呋喃，四氢呋喃浸没氯甲基化聚苯乙烯树脂，在室温条件下浸泡3.5-5h，然后将四氢呋喃从反应釜中排出，得到溶胀后的氯甲基化聚苯乙烯树脂；其中，四氢呋喃和氯甲基化聚苯乙烯树脂的质量比为（2-3）：1；

（3）一步负载：向反应釜中加入反应溶剂1和咪唑，开启搅拌，在搅拌转速为80-100rpm的条件下，向反应釜中添加氢氧化钠，待氢氧化钠添加完毕后，将反应釜内的温度加热升温至55-60℃，回流反应5-6h；其中，所述咪唑、反应溶剂1、氢氧化钠和氯甲基化聚苯乙烯树脂的质量比为（0.55-0.65）：（2-2.5）：（0.3-0.4）：1；

（4）洗涤：反应结束后，待反应体系的温度降至室温，对反应体系进行过滤处理，滤液从反应釜中排出，滤出物留在反应釜中，然后向反应釜中加入去离子水对滤出物进行洗涤，至洗涤液的PH为中性时停止洗涤，将洗涤液从反应釜中排出，得到咪唑化的聚苯乙烯树脂；