[发明专利]用于环氧烷烃催化水合反应的催化剂及其制备方法和应用

权利要求书

1.一种用于环氧烷烃催化水合反应的催化剂，所述催化剂包括结构式为P-N⁺-M^-的离子交换树脂，其中P为树脂基体，N⁺为季铵阳离子，M^-为阴离子；所述树脂基体P包括式I所示的结构片段，和选自-CH₂-CH₂-、-CH(CNT)-CH₂-、-CH(Graphene)-CH₂-三种结构片段中的至少一种；

式I中，R₁-R₃相同或不同，各自独立选自氢或C₁-C₆烷基，优选选自氢、甲基、乙基、丙基或丁基；其中，CNT为碳纳米管，Graphene为石墨烯。

2.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述催化剂包括式II所示结构：

其中，R₁-R₃相同或不同，各自独立选自氢或C₁-C₆烷基；R₄-R₈各自独立选自C₆-C₁₂烷基或CH₂N⁺M^-，并且R₄-R₈中至少其中之一为CH₂N⁺M^-，优选地，R₄-R₈各自独立选自己基、辛基、十二烷基或CH₂N⁺M^-，并且R₄-R₈中至少其中之一为CH₂N⁺M^-。

3.根据权利要求1或2所述的催化剂，其特征在于，所述M^-选自碳酸氢根离子、氢氧根离子、亚硫酸氢根离子和有机酸根离子中的一种或多种。

4.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述树脂基体P中含有CNT和/或石墨烯，其中CNT和/或石墨烯的质量含量为0.1％-5.0％，优选为0.1％-4.0％，进一步优选为0.2％-3.0％。

5.根据权利要求1所述的催化剂，其特征在于，所述树脂基体P为苯乙烯类单体、交联剂、选择性加入CNT和/或石墨烯经原位共聚得到的共聚物。

6.权利要求1-5任一所述催化剂的制备方法，包括：树脂基体P依次进行傅克反应、酮基还原反应、氯甲基化反应、季铵化反应和离子交换反应，制得所述的催化剂。

7.根据权利要求6所述的方法，其特征在于，所述树脂基体P的制备方法如下：将苯乙烯类单体、交联剂、选择性加入CNT和/或石墨烯，在引发剂存在的条件下进行聚合反应，得到树脂基体P；

优选地，所述交联剂选自双甲基丙烯酸乙二醇酯、二丙烯基苯、二乙烯基苯基甲烷或二乙烯基苯中的一种或多种；

优选地，所述引发剂选自过氧化苯甲酰、偶氮二异丁腈、偶氮二异庚腈、过氧化月桂酰或异丙苯过氧化氢中的至少一种。

8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，在树脂基体P的制备方法中，以原料总重计，所述苯乙烯单体的质量含量为85％-97％，所述交联剂的质量含量为1％-7％，所述CNT和/或石墨烯的质量含量为0-7％，优选为0.1％-7％，所述引发剂的质量含量为0.1％-6％。

9.一种环氧烷烃催化水合反应的方法，包括在权利要求1-5任一所述催化剂或权利要求6-8任一所述方法制备的催化剂存在的条件下，使环氧烷烃和去离子水进行催化水合反应。

10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述环氧烷烃选自环氧乙烷、环氧丙烷或氧化苯乙烯。

11.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述水与环氧烷烃的摩尔比为(1-50):1，优选为(6-20):1；和/或，所述反应的温度为40-180℃，优选为80-110℃；和/或，所述反应的压力为0.1-10.0MPa，优选为1.0-2.5MPa；液体空速为0.1-6.0h^-1，优选为2.0-5.0h^-1。