一种碳酸丙烯酯的制备方法技术

技术编号：40289783 阅读：5 留言：0更新日期：2024-02-07 20:41

本发明专利技术公开了一种碳酸丙烯酯的制备方法，属于精细化工技术和多相催化技术领域，即以环氧丙烷和二氧化碳作为原料，在氨基化金属有机框架材料负载纳米Ag催化剂的作用下实现其在温和条件下合成碳酸丙烯酯，在反应温度为60～100℃、反应压力为1～3MPa、搅拌速度为400～800r/min，反应时间为90～180min条件下，碳酸丙烯酯选择性均大于99％，收率最高可达98.7％。本发明专利技术的催化剂制备方法简单，价格低廉，在较温和条件下可将CO<subgt;2</subgt;转化为高附加值化学品碳酸丙烯酯，具有良好的工业应用前景。

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【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于精细化工技术和多相催化，涉及到一种碳酸丙烯酯的制备方法。

技术介绍

1、碳酸丙烯酯(pc)是新能源领域重要的环状有机碳酸酯产品，能够以温室气体co2作为主要原料合成，是co2高值化循环利用的重要化工产品。碳酸丙烯酯具有毒性低、沸点高和稳定性好等特点，广泛应用于特种环保溶剂和可降解材料等关键领域，包括锂离子电池电解液、极性溶剂、可降解聚合物单体、药物和精细化学品中间体、化妆品和个人护理产品配料等，还可用于联产碳酸二甲酯和丙二醇，是一类非常重要的工业产品。

2、目前，已报道的pc合成方法主要有以下几种：光气法、尿素醇解法、co2-环氧丙烷(po)羧基化法、co2-丙二醇法、co2-氯丙醇法以及丙烯与co2直接合成法。光气法是最早工业化制备pc的方法，主要以1,2-丙二醇和光气(cocl2)为原料进行化学反应来合成。然而，光气为剧毒化学品，对环境危害非常大。同时该方法副产大量氯化氢，对设备腐蚀严重，目前该合成方法已经被淘汰。尿素醇解法是另一种已工业化的pc合成方法，该方法以昂贵的丙二醇为原料，低温合成受热力学限制，而高温又存在能耗高的问题，因此其推广应用受到一定的限制。co2-丙二醇法、co2-氯丙醇法以及丙烯与co2直接合成法合成碳酸丙烯酯也有一些报道，但目前仍处于实验室研究阶段。目前，co2-po羧基化合成碳酸丙烯酯是工业应用中最为广泛的一种pc合成方法。

3、均相金属配合物催化剂是目前为止研究与应用最广泛的co2-po羧基化催化剂，但金属配合物结构复杂、制备成本较高，严重限制了其大规模推广应

4、目前，许多研究工作已经证明非均相催化剂也能有效催化co2-po羧基化合成pc，且具有合成过程简单、价格低廉、容易分离、热稳定性好且可重复使用等显著优势，因此开发高效非均相催化剂替代均相催化剂成为催化领域的重要趋势。目前已经报道了一些多相催化体系，包括均相固载型催化剂、金属氧化物催化剂和mofs催化剂等，但这些体系中仍存在催化剂制备过程复杂、反应条件通常为高温高压，反应过程中能耗高，反应时间较长等问题。因此，寻找一种绿色高效、反应温和、便捷的碳酸丙烯酯的合成方法具有重要的工业应用前景。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本专利技术提供了一种简单、成本低且绿色高效的多相催化剂的制备方法，并将其在温和条件下，应用于环氧丙烷与co2的羧基化反应中。本专利技术的催化剂避免使用价格昂贵的材料，易于制备，催化活性高，转化率和选择性均高达95％以上，具有较好的工业应用前景。

2、本专利技术的技术方案：

3、一种碳酸丙烯酯的制备方法，步骤如下：

4、以环氧丙烷为原料，采用氨基化金属有机框架材料负载纳米ag催化剂为主催化剂，四丁基溴化铵为助催化剂，在反应温度为60～100℃，反应压力为1～3mpa，搅拌转速为400～800r/min，反应时间为90～180min条件下，在高压釜式反应器中高选择性合成碳酸丙烯酯；其中，氨基化金属有机框架材料负载纳米ag催化剂的化学式为ag/xpei@uio-66-nh2，x为引入的聚乙烯亚胺(pei)相对于金属有机框架材料的质量比(x＝0.3～0.7)，金属ag的负载量为3～15wt.％。

5、所述的氨基化金属有机框架材料负载纳米ag催化剂与环氧丙烷的质量比为1：(48.5～147)，氨基化金属有机框架材料负载纳米ag催化剂与助催化剂四丁基溴化铵的质量比为1：(0.065～0.02)。

6、所述的氨基化金属有机框架材料负载纳米ag催化剂采用溶剂热合成法、后修饰合成和agno3原位浸渍还原法制备，步骤如下：

7、(1)氨基化金属有机框架材料pei@uio-66-nh2是参考文献(separation andpurification technology292(2022)121470)报道的合成方法制备合成的。

8、(2)将1份硝酸银溶于19份甲醇中，然后加入12份氨基化金属有机框架材料，反应3h，离心干燥，随后将干燥后的固体溶于去离子水中，向其中加入过量的还原剂搅拌3～4h后，经洗涤、离心、干燥，得到所述氨基化金属有机框架材料负载纳米ag催化剂。

9、本专利技术的有益效果：本专利技术方法反应条件温和，操作简单，催化剂催化活性高，避免了传统高温高压带来的能耗和危险，催化剂易于分离回收，符合原子经济理念，为低成本工业化合成碳酸丙烯酯提供了新的思路。

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【技术保护点】

1.一种碳酸丙烯酯的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，Ag/xPEI@UIO-66-NH2中的x＝0.3～0.7。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氨基化金属有机框架材料负载纳米Ag催化剂中金属Ag的负载量为3～15wt.％。

4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氨基化金属有机框架材料负载纳米Ag催化剂与环氧丙烷的质量比为1：(48.5～147)，氨基化金属有机框架材料负载纳米Ag催化剂与助催化剂四丁基溴化铵的质量比为1：(0.065～0.02)。

5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，所述的氨基化金属有机框架材料负载纳米Ag催化剂的制备方法步骤如下：

【技术特征摘要】

1.一种碳酸丙烯酯的制备方法，其特征在于，步骤如下：

2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，ag/xpei@uio-66-nh2中的x＝0.3～0.7。

3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，氨基化金属有机框架材料负载纳米ag催化剂中金属ag的负载量为3～15wt.％。

4.根据权利要求1所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈霄，付慧宇，梁长海，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：

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