的制備方法及應(yīng)用
【專(zhuān)利說(shuō)明】-種銅簇催化劑Cu6 (μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DMA) 6的制備方法及應(yīng) 用 【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及工業(yè)排放〇)2的化學(xué)轉(zhuǎn)化技術(shù)，特別是一種銅簇催化劑Cu 6 (μ 4-〇) 2 (so4) 4 (DMA) 6的制備方法及應(yīng)用。 【【背景技術(shù)】】
[0002] CO2是引起溫室效應(yīng)的主要?dú)怏w，它的急劇增加引起了全球的關(guān)注。因此，迫切需 要發(fā)展可行的捕獲或分離CO2的技術(shù)來(lái)消除CO2。雖然利用氨溶液通過(guò)化學(xué)吸附的方式來(lái) 消除CO2已經(jīng)應(yīng)用于工業(yè)上，但是卻存在耗能高和腐蝕性強(qiáng)等缺點(diǎn)。還有，各種多孔材料如 沸石、活性炭、介孔硅、氧化鋁以及共軛微孔高聚物等被用來(lái)捕獲CO2，卻由于多種原因都無(wú) 法有效的消除CO2。另外，無(wú)毒且儲(chǔ)量豐富的CO2又是構(gòu)成各種各樣的有機(jī)化學(xué)品的Cl單 元，例如聚氨酯橡膠、甲酸、碳酸二甲酯、環(huán)狀碳酸酯、N，N-雙取代的尿素酶等。其中通過(guò)CO2與環(huán)氧烷烴的環(huán)加成作用生成環(huán)狀碳酸酯是一種重要的消除CO2方式，同時(shí)得到的環(huán)狀碳 酸酯是良好的極性非質(zhì)子溶劑，也可以用作電池電解液，同時(shí)也是精細(xì)化工、藥物合成和高 聚物合成的前驅(qū)體。目前在該研宄領(lǐng)域中，均相催化劑以及異相催化劑均得到良好的發(fā)展。 雖然異相催化劑的發(fā)展解決了分離難的問(wèn)題，但卻存在著催化活性低、反應(yīng)條件苛刻（高 溫高壓）以及有些還必須有共溶劑存在等問(wèn)題。而均相催化劑具有良好的催化活性，甚至 有些催化劑在溫和的條件下就可以實(shí)現(xiàn)CO2轉(zhuǎn)化成環(huán)狀碳酸酯，但是催化劑的成本相對(duì)較 高同時(shí)催化劑的分離問(wèn)題也限制了其廣泛應(yīng)用。因此，設(shè)計(jì)合成能夠在溫和的條件下催化 轉(zhuǎn)化CO2生成環(huán)狀碳酸酯并且易分離的廉價(jià)的新型催化劑是非常有必要的。 【
【發(fā)明內(nèi)容】
】
[0003] 本發(fā)明的發(fā)明目的是為了解決上述存在的問(wèn)題，提供一種銅簇催化劑Cu6 ( μ 4_0) 2(SO4) 4 (DM) 6的制備方法及應(yīng)用，i亥制備方法簡(jiǎn)單易行，利用i亥催化劑在溫和的反應(yīng)條件下 可將〇)2與環(huán)氧丙烷反應(yīng)轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯。
[0004] 本發(fā)明的技術(shù)方案：
[0005] -種銅簇催化劑Cu6 ( μ 4_0) 2 (SO4) 4 (DMA) 6的制備方法，步驟如下：
[0006] 將有機(jī)配體和三水硝酸銅加入到N，N-二甲基乙酰胺和有機(jī)溶劑混合液中，在常 溫下超聲30min ;然后置于烘箱中KKTC下干燥120h，將所得晶體用乙腈清洗3-6次，得到 綠色晶體狀銅簇催化劑Cu6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DMA) 6。
[0007] 所述有機(jī)配體為L(zhǎng)-半胱氨酸鹽酸鹽或2, 4-四氫噻唑二酸；有機(jī)溶劑為乙腈或甲 苯；有機(jī)配體、三水硝酸銅、N，N-二甲基乙酰胺和有機(jī)溶劑的摩爾比為！1:2:1075:481。
[0008] -種所制備的銅簇催化劑Cu6 ( μ 4_0) 2 (SO4) 4 (DMA) 6的應(yīng)用，用于在溫和的反應(yīng)條 件下催化CO2與環(huán)氧烷烴反應(yīng)將CO 2轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯，方法如下：
[0009] 將制得的銅簇催化劑Cu6 ( μ 4_0) 2 (SO4) 4 (DMA) 6催化劑與四丁基溴化銨和環(huán)氧烷烴 均勻混合，通入壓力為一個(gè)大氣壓的CO2，在25°C的條件下攪拌反應(yīng)48-60h，得到環(huán)狀碳酸 酯。
[0010] 所述四丁基溴化銨與環(huán)氧烷烴的質(zhì)量比為1:14 ;銅簇催化劑Cu6(y4-0)2(S04) 4(D MA) 6與四丁基溴化銨的質(zhì)量比為1:5-7. 25。
[0011] 本發(fā)明銅簇催化劑Cu6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DMA) 6催化環(huán)氧烷烴與CO 2的反應(yīng)式如下所 示：
[0012]
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種銅簇催化劑Cu 6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DM) 6的制備方法，其特征在于步驟如下： 將有機(jī)配體和三水硝酸銅加入到N，N-二甲基乙酰胺和有機(jī)溶劑混合液中，在常溫下 超聲30min ;然后置于烘箱中KKTC下干燥120h，將所得晶體用乙腈清洗3-6次，得到綠色 晶體狀銅簇催化劑Cu6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DMA) 6。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述銅簇催化劑Cu 6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DM) 6的制備方法，其特征在于： 所述有機(jī)配體為L(zhǎng)-半胱氨酸鹽酸鹽或2, 4-四氫噻唑二酸；有機(jī)溶劑為乙腈或甲苯；有機(jī) 配體、三水硝酸銅、Ν，N-二甲基乙酰胺和有機(jī)溶劑的用量比摩爾比為：1:2:1075:481。
3. -種權(quán)利要求1所制備的銅簇催化劑Cu 6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DM) 6的應(yīng)用，其特征在于： 用于在溫和的反應(yīng)條件下催化CO2與環(huán)氧烷烴反應(yīng)將CO 2轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯，方法如下： 將制得的銅簇催化劑Cu6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DM) 6催化劑與四丁基溴化銨和環(huán)氧烷烴均勻 混合，通入壓力為一個(gè)大氣壓的CO2，在25°C的條件下攪拌反應(yīng)48-60h，得到環(huán)狀碳酸酯。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述銅簇催化劑Cu 6 ( μ 4-0) 2 (SO4) 4 (DM) 6的應(yīng)用，其特征在于：所述 四丁基溴化銨與環(huán)氧烷烴的質(zhì)量比為1:14 ;銅簇催化劑Cu6(U4-O)2(SO4) 4(DM)6與四丁基 溴化銨的質(zhì)量比為1:5-7. 25。
【專(zhuān)利摘要】一種銅簇催化劑Cu6(μ4-O)2(SO4)4(DMA)6的制備方法，將有機(jī)配體L-半胱氨酸鹽酸鹽或2,4-四氫噻唑二酸和三水硝酸銅加入到N,N-二甲基乙酰胺和有機(jī)溶劑混合液中，在常溫下超聲30min；然后置于烘箱中100℃下干燥120h，將所得晶體用乙腈清洗3-6次，得到目標(biāo)物。所制備的銅簇催化劑Cu6(μ4-O)2(SO4)4(DMA)6用于在溫和條件下催化CO2與環(huán)氧烷烴和四丁基溴化銨反應(yīng)生成環(huán)狀碳酸酯。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)是：制備方法簡(jiǎn)單易行、成本低廉且容易除去，產(chǎn)率達(dá)50-98％；制得的催化劑有高密度的路易斯酸位點(diǎn)，因而展現(xiàn)了優(yōu)良的催化性能。
【IPC分類(lèi)】C07D317-36, B01J31-22
【公開(kāi)號(hào)】CN104826659
【申請(qǐng)?zhí)枴緾N201510185705
【發(fā)明人】程鵬, 于帥帥, 馬建功
【申請(qǐng)人】南開(kāi)大學(xué)
【公開(kāi)日】2015年8月12日
【申請(qǐng)日】2015年4月17日