[发明专利]一种高离子液体含量的超交联多孔聚离子液体、制备方法及应用

权利要求书

1.一种高离子液体含量的超交联多孔聚离子液体，其特征在于，该聚离子液体的结构式如下所示：

2.一种如权利要求1所述超交联多孔聚离子液体的制备方法，其特征在于，首先利用N-乙烯基咪唑和1,4-对二溴苄经季铵化反应得到含溴化苄官能团的乙烯基咪唑功能化单核离子液体[VIMBBr]Br；然后，以[VIMBBr]Br作为聚合单体在有机溶剂中，完成自由基自聚合反应，得到线性聚离子液体P[VIMBBr]Br；在无水氯化铁(FeCl₃)作用下，前驱体P[VIMBBr]Br和交联剂发生Friedel-Crafts烷基化反应得到超交联多孔聚离子液体；制备路线为：

式中，X＝Cl或Br。

3.如权利要求2所述的制备方法，其特征在于，步骤如下：

1)含溴化苄官能团的乙烯基咪唑功能化单核离子液体[VIMBBr]Br的合成

将N-乙烯基咪唑和1,4-对二溴苄溶于有机溶剂中，进行加热回流反应，反应结束后将所得溶液进行抽滤，以去除固体杂质，取澄清滤液并进行减压旋蒸，得到白色粗产品，进一步用乙酸乙酯洗涤得到纯品单体[VIMBBr]Br；

2)线性聚离子液体P[VIMBBr]Br的合成

将单体[VIMBBr]Br和引发剂溶于有机溶剂中，常温搅拌后，转入聚四氟乙烯衬里的不锈钢高压釜中，放入烘箱完成自由基自聚合反应，将所得浅黄色固体过滤后直接干燥，即得到线性聚离子液体P[VIMBBr]Br；

3)超交联多孔聚离子液体的制备

将线性聚离子液体P[VIMBBr]Br静置于1,2-二氯乙烷中充分溶胀，随后加入催化剂无水FeCl₃和交联剂，常温搅拌后进行加热回流反应，反应结束后将所得固体用甲醇进行抽滤、洗涤及索氏提取，干燥后得到的黄褐色固体即为超交联多孔聚离子液体。

4.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤1)中N-乙烯基咪唑和1,4-对二溴苄的摩尔比为1：0.5～4，反应时间为24～48h，反应温度为50～90℃；所采用的有机溶剂为乙醇、乙腈、丙酮、四氢呋喃或苯的一种。

5.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤2)中引发剂用量为单体[VIMBBr]Br质量的1～20％，发生自由基自聚合反应的温度为60～100℃，反应时间为6～48h；所采用的引发剂为偶氮二异丁腈、偶氮二异丁酸二甲酯或异丙苯过氧化氢的一种；所采用的有机溶剂为乙醇、乙腈、四氢呋喃或丙酮的一种。

6.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中P[VIMBBr]Br、交联剂以及无水FeCl₃的摩尔比为1：0.3～10：1～16，Friedel-Crafts烷基化反应时间为12～48h，反应温度为60～120℃。

7.如权利要求2或3所述的制备方法，其特征在于，步骤3)中所采用的交联剂为4,4'-二氯甲基联苯或4,4'-二溴甲基联苯的一种。

8.如权利要求1所述超交联多孔聚离子液体在常压低温CO₂环加成反应中的应用，其特征在于，以环氧化合物为底物原料，该聚离子液体为多相催化剂，常压下用连接CO₂气球的冷凝管进行回流反应，反应结束后离心回收催化剂并重复使用。

9.如权利要求8所述的应用，其特征在于，CO₂环加成反应中环氧化合物用量为2～30mmol，催化剂用量为0.01～0.3g，反应温度为50～130℃，反应时间为6～60h。

10.如权利要求8所述的应用，其特征在于，所述环氧化合物底物为环氧氯丙烷，氧化苯乙烯，烯丙基缩水甘油醚，苯基缩水甘油醚，1,2-环氧己烷，1,2-环氧癸烷，1,2-环氧十二烷或1,2-环氧十四烷。