一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂及制备方法技术

本发明专利技术公开了，一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂及制备方法，所述催化剂为MOFs衍生物，MOFs衍生物为Ce

【技术实现步骤摘要】
一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂及制备方法


[0001]本专利技术涉及催化剂
，尤其涉及一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂及制备方法。

技术介绍

[0002]急剧增加的二氧化碳浓度会引发严重的温室效应，进而导致严峻的全球变暖以及相关的自然灾害，冰川融化和极端气候。同时二氧化碳也是重要的碳源，可与甲醇直接一步合成碳酸二甲酯，不仅能将二氧化碳转化为具有更高附加值的化学品，而且还能减少二氧化碳的排放量和化石燃料的消耗，因此开发二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂具有重要的意义。
[0003]碳酸二甲酯，1992年在欧洲注册登记为非毒性化学品，被誉为绿色合成化学的“基石”，广泛应用于农药、医药、塑料、染料、电子化学品、食品添加剂等领域；也可用作电解液溶剂，电解液是锂电池核心材料之一。
[0004]目前，工业上主要采用酯交换法生产碳酸二甲酯，其原料为碳酸乙烯酯和甲醇，该路线属于典型的石油化工路线，原料受石油价格影响较大，同时副产乙二醇，乙二醇的销量一定程度上制约着装置的开工率。近年来，甲醇液相氧化羰基化合成碳酸二甲酯和尿素醇解合成碳酸二甲酯工艺日趋成熟，陆续有中试或工业装置开车的报道。二氧化碳与甲醇直接一步合成碳酸二甲酯具有也引起研究人员的广泛关注，但甲醇转化率始终较低，容易失活等问题。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的就在于提供一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂及制备方法，具有活性高，选择性好，CeO2高度分散在碳载体上的优点。
[0006]为了实现上述目的，本专利技术采用的技术方案是：一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂，所述催化剂为MOFs衍生物。
[0007]进一步的，所述MOFs衍生物为Ce
‑
MOF煅烧所得的CeO2高度分散在碳载体上。
[0008]进一步的，所述MOFs衍生物的用量为甲醇的用量的0.05％
‑
2.00％。
[0009]一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0010]S101、将Ce(NH4)2(NO3)溶于去离子水中，得溶液A1；
[0011]S102、将H3BTC和甲酸溶于DMF中，搅拌，充分混匀，得溶液B1；
[0012]S103、将溶液A1加入溶液B1中，搅拌，充分混匀，得悬浮液C1；
[0013]S104、将悬浮液C1转移至水热釜中，置于烘箱内，得到具有黄色沉淀物的D1液；
[0014]S105、对D1液进行离心，并使用DMF和丙酮多次洗涤至上清液无色；
[0015]S106、将洗涤后的产物干燥，得到黄色粉末状的Ce
‑
MOF
‑
808；
[0016]S107、将Ce
‑
MOF
‑
808置于马弗炉中，在空气气氛下高温煅烧，得到催化剂MOFs衍生
物。
[0017]一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂的制备方法，包括如下步骤：S201、将Ce(NH4)2(NO3)溶于去离子水中，得溶液A2；
[0018]S202、将H3BDC溶于DMF中，搅拌，充分混匀，得溶液B2；
[0019]S203、将溶液A2加入溶液B2中，搅拌，充分混匀，得悬浮液C2；
[0020]S204、将悬浮液C2转移至水热釜中，置于烘箱内，得到具有黄色沉淀物的D2液；
[0021]S205、对D2液进行离心，并使用DMF和甲醇多次洗涤至上清液无色；
[0022]S206、将洗涤后的产物干燥，得到黄色粉末状的Ce
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UiO
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66；
[0023]S207、将Ce
‑
UiO
‑
66置于马弗炉中，在空气气氛下高温煅烧，得到催化剂MOFs衍生物。
[0024]一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂的制备方法，包括如下步骤：S301、将Ce(NO3)2·
6H2O溶于DMF中，得溶液A3；
[0025]S302、将H3BTC溶于溶液A3中，搅拌，充分混匀，得溶液B3；
[0026]S303、将溶液A3加入溶液B3中，搅拌，充分混匀，得悬浮液C3；
[0027]S304、将悬浮液C3转移至水热釜中，置于烘箱内，得到具有白色沉淀物的D3液；
[0028]S305、对D3液进行离心，并使用DMF和甲醇多次洗涤至上清液无色；
[0029]S306、将洗涤后的产物干燥，得到黄色粉末状的Ce
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BTC；
[0030]S307、将Ce
‑
BTC置于马弗炉中，在空气气氛下高温煅烧，得到催化剂MOFs衍生物。
[0031]与现有技术相比，本专利技术的优点在于：MOFs具有金属结点和配体结构可调、结构多样等特点，且煅烧后所衍生的催化剂继承其拓扑结构，继承MOFs的高度发达孔隙结构、比表面积较大等特点，金属氧化物高度分散在碳载体上。Ce
‑
MOF衍生物催化剂无毒、结构稳定、无腐蚀性，且该反应中碳酸二甲酯选择性为100％，无副产物产生。
附图说明
[0032]图1为本专利技术实施例1
‑
3制得的Ce
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MOF的XRD图；
[0033]图2为本专利技术实施例1
‑
3制得的不同煅烧温度Ce
‑
MOF衍生物的XRD图；
[0034]图3为本专利技术实施例1制得的Ce
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MOF
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808及其衍生物的SEM图
[0035]图4为本专利技术实施例2制得的Ce
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UiO
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66及其衍生物的SEM图；
[0036]图5为本专利技术实施例3制得的Ce
‑
BTC及其衍生物的SEM图。
具体实施方式
[0037]下面将对本专利技术作进一步说明。
[0038]实施例1：
[0039]一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂，所述催化剂为MOFs衍生物，所述MOFs衍生物为Ce
‑
MOF煅烧所得的CeO2高度分散在碳载体上，所述MOFs衍生物的用量为甲醇的用量的0.84％。
[0040]一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂的制备方法，包括如下步骤：
[0041]S101、将1.75g的Ce(NH4)2(NO3)溶于6.00mL的去离子水中，得溶液A1；
[0042]S102、将0.34g的H3BTC和25.13g的甲酸溶于7.56g的DMF中，搅拌10min，充分混匀，
得溶液B1；
[0043]S103、将溶液A1加入溶液B1中，搅拌30min，充分混匀，得悬浮液C1；
[0044]S104、将悬浮液C1转移至50mL水热釜中，置于100℃烘箱内晶化4本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂，其特征在于：所述催化剂为MOFs衍生物。2.根据权利要求1所述的一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂，其特征在于：所述MOFs衍生物为Ce
‑
MOF煅烧所得的CeO2高度分散在碳载体上。3.根据权利要求2所述的一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂，其特征在于：所述MOFs衍生物的用量为甲醇的用量的0.05％
‑
2.00％。4.根据权利要求1
‑
3任一所述的一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂，提供一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂的制备方法，其特征在于：包括如下步骤：S101、将Ce(NH4)2(NO3)溶于去离子水中，得溶液A1；S102、将H3BTC和甲酸溶于DMF中，搅拌，充分混匀，得溶液B1；S103、将溶液A1加入溶液B1中，搅拌，充分混匀，得悬浮液C1；S104、将悬浮液C1转移至水热釜中，置于烘箱内，得到具有黄色沉淀物的D1液；S105、对D1液进行离心，并使用DMF和丙酮多次洗涤至上清液无色；S106、将洗涤后的产物干燥，得到黄色粉末状的Ce
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MOF
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808；S107、将Ce
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MOF
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808置于马弗炉中，在空气气氛下高温煅烧，得到催化剂MOFs衍生物。5.根据权利要求1
‑
3任一所述的一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂，提供一种用于二氧化碳和甲醇合成碳酸二甲酯的催化剂的...

【专利技术属性】
技术研发人员：邓志勇，王馨雨，林慧博，李文杰，李心灵，肖婉婧，
申请(专利权)人：四川氢碳氧科技有限公司，
类型：发明
国别省市：