[发明专利]含氟超疏水改性MOFs材料及其作为催化剂在催化制备环状碳酸酯中的应用

说明书

本发明涉及超疏水改性MOFs材料在催化制备环状碳酸酯中的应用。采用的技术方案是：分别取制备的四种MOFs材料(MIL‑101(Cr)‑NH₂,MIL‑101(Al)‑NH₂,UiO‑66‑(Zr)‑NH₂,UiO‑66‑(Hf)‑NH₂)于150℃真空下活化12h，取上述活化后的MOFs 200mg于容器中，加入50ml干燥的toluene，超声波分散，加入20mmol 4‑三氟甲基苯甲醛，于氮气保护下，置于120℃油浴锅中恒温反应12h。冷却至室温后，离心分离，所得产物用toluene洗涤数次，于80℃真空干燥过夜，得到产物MIL‑101(Cr)‑3F,MIL‑101(Al)‑3F,UiO‑66(Zr)‑3F和UiO‑66(Hf)‑3F。本发明所制备的MOFs复合材料具有极好的疏水性能，可以高效催化CO₂与环氧化物的环加成反应。

技术领域

本发明涉及催化剂技术领域，具体涉及一种含氟超疏水改性MOFs材料在催化制备环状碳酸酯中的应用，具体的说，涉及一系列的具有超疏水性的三氟甲基功能化MOFs复合材料的制备及其对温和条件下催化CO₂与环氧化物的环加成反应的研究。

背景技术

2014年，联合国报告称，至2050年为止，全球城市化将增长至66％，并将导致城市地区的人口爆炸。如此快速的增长无疑会加剧住宅和工业领域的重叠。CO₂作为公认的温室气体的主要成分之一，是造成全球变暖的主要因素。随着人类社会活动的增加，发电厂、汽车尾气和工业生产过程等所排放的CO₂量将会同比增长。众所周知，CO₂导致地球变暖，通过燃烧或其他活动释放的CO₂将会通过光合作用来平衡，有助于维持碳循环。然而，CO₂浓度上升到令人震惊的比例，这将会导致诸多自然灾害，包括海平面上升，生态系统干扰，作物歉收和物种灭绝等。另一方面，化石燃料为我们的日常生活提供了大量能量。因此，我们处于两难境地，迫切需要找到可以优化这两种情况的解决方案。将CO₂捕获并加以转换为精细化学品是一种非常明智的方案以降低CO₂的排放量。到目前为止，科研工作者已经开发出将CO₂捕集和封存等技术，以及将CO₂转化为增值化学品的各种化学策略等。特别是，近年来，将CO₂转化为增值产品的可能性已成为全球范围内备受关注的主题。在此方面，CO₂具有阻燃性、无毒性、低廉的价格、丰富的含量、易于处理等几个重要的特性，这些特性都是它的优势。然而，由于C元素处于最高氧化态且C＝O键能很高(+805kJ mol^-1)，导致CO₂的反应性较低，但是，可通过高反应性底物并使用催化剂以降低高的反应能垒来克服这个问题。