CN111790365A - 一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用 - Google Patents

一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用 Download PDF

Info

Publication number
CN111790365A
CN111790365A CN202010638230.6A CN202010638230A CN111790365A CN 111790365 A CN111790365 A CN 111790365A CN 202010638230 A CN202010638230 A CN 202010638230A CN 111790365 A CN111790365 A CN 111790365A
Authority
CN
China
Prior art keywords
catalyst
epoxide
cycloaddition reaction
graphene oxide
solution
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
CN202010638230.6A
Other languages
English (en)
Inventor
李德宝
郭荷芹
陈从标
肖勇
贾丽涛
侯博
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Original Assignee
Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS filed Critical Shanxi Institute of Coal Chemistry of CAS
Priority to CN202010638230.6A priority Critical patent/CN111790365A/zh
Publication of CN111790365A publication Critical patent/CN111790365A/zh
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/02—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00 of the alkali- or alkaline earth metals or beryllium
    • B01J23/04—Alkali metals
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
    • B01J—CHEMICAL OR PHYSICAL PROCESSES, e.g. CATALYSIS OR COLLOID CHEMISTRY; THEIR RELEVANT APPARATUS
    • B01J23/00—Catalysts comprising metals or metal oxides or hydroxides, not provided for in group B01J21/00
    • B01J23/007—Mixed salts
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C07—ORGANIC CHEMISTRY
    • C07D—HETEROCYCLIC COMPOUNDS
    • C07D317/00—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms
    • C07D317/08—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3
    • C07D317/10—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings
    • C07D317/32—Heterocyclic compounds containing five-membered rings having two oxygen atoms as the only ring hetero atoms having the hetero atoms in positions 1 and 3 not condensed with other rings with hetero atoms or with carbon atoms having three bonds to hetero atoms with at the most one bond to halogen, e.g. ester or nitrile radicals, directly attached to ring carbon atoms
    • C07D317/34—Oxygen atoms
    • C07D317/36—Alkylene carbonates; Substituted alkylene carbonates

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Organic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Catalysts (AREA)

Abstract

本发明属于多相催化领域，一种用于环氧化物环加成反应的催化剂，由氧化石墨烯和类水滑石组成，其中氧化石墨烯在催化剂中的质量占比为10~50 wt%，类水滑石在催化剂的质量占比为40~90 wt%，氧化石墨烯上含有大量的‑OH、‑COOH、C=O等电负性基团，类水滑石层板阳离子由M2+和M3+组成，其中M2+/M3+摩尔比为2.0~5.0。本发明还涉及该催化剂的制备方法和应用。

Description

一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用
技术领域
本发明属于多相催化领域，涉及一种用于环氧化物和CO2进行环加成反应生成环状碳酸乙烯酯和/或碳酸酯的类水滑石-氧化石墨烯层状复合催化剂及其制备方法和应用。
技术背景
二氧化碳（CO2）是引起全球变暖的最主要的温室气体，全球年排放量已达数百亿吨，对其回收、固定以及资源化利用，已成为世界各国密切关注的问题。从资源化角度出发，CO2是世界上最为丰富和廉价的碳一(C1)资源，因此，大力发展CO2绿色化利用技术，开发绿色、高新的精细化工产业链，提高产品的附加值，具有重要的经济和环境意义。
环状碳酸酯是一种重要有机化工产品和性能优良的高沸点极性溶剂，以环氧化物和 CO2 为原料通过环加成反应制备环状碳酸酯是一条环境友好且原子经济的工艺路线。目前应用于环氧化物环加成反应的催化剂有均相催化剂和多相催化剂。均相催化剂有离子液体、季铵盐、季磷盐、膦卤化物、金属卟啉化合物等均相催化剂（Catal. Sci.Technol,2014, 4, 1513; Curr. Org. Chem. 2015, 19, 681; J. Catal. 2016, 37, 826）。均相催化剂虽然具有较好的催化性能，但催化剂和产品分离存在问题。多相催化剂有金属氧化物催化剂、分子筛及其粘土类催化剂、高分子催化剂、负载型有机碱催化剂、负载型离子液体催化剂等。迄今报道的多相催化剂制备过程复杂，需要有毒的有机溶剂，制备成本较高，且催化剂的稳定性较差。因此，急需寻找一种制备工艺简单，催化剂成本低且催化剂稳定性高的非均相催化剂。
环氧化物和CO2进行环加成反应需要同时活化环氧化物和CO2。其中环氧化物的活化需要催化剂具有能和环氧化物上的氧原子形成氢键的-OH或-NH等，同时需要催化剂具有负电性的亲核基团如-COOH或卤素离子等。CO2的活化需要碱性基团，如有机强碱、超强碱和醇双组分体系、氮杂环卡宾等。
类水滑石材料是一种具有层状结构的双羟基复合金属氢氧化物，由带正电的层板阳离子和层间阴离子组装而成，具有主体层板金属离子组成可调变性、层间阴离子客体种类和数量可调等特点，是一种具有广阔前景的新型碱性催化材料。氧化石墨烯是石墨烯的功能化衍生物，含有大量含氧官能团（C=O，C-OOH，C-OH），能插入到类水滑石层板间形成类水滑石-氧化石墨烯层状复合材料，该类材料具有较强的碱性，能实现CO2的有效活化（Chem. Mater. 2012, 24, 4531）。迄今为止，未见有相关类型的催化剂应用于环加成反应。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是：提供一种具有较强碱性的类水滑石-氧化石墨烯的层状复合催化剂，应用于环氧化物和CO2的环加成反应，解决目前非均相催化剂制备流程复杂、制备成本高及催化剂稳定性差的问题。
本发明所采用的技术方案是：一种用于环氧化物环加成反应的催化剂，由氧化石墨烯和类水滑石组成，其中氧化石墨烯在催化剂中的质量占比为10~50 wt%，类水滑石在催化剂的质量占比为40~90 wt%，氧化石墨烯上含有大量的-OH、-COOH、C=O等电负性基团，类水滑石层板阳离子由M2+和M3+组成，其中M2+/M3+摩尔比为2.0~5.0。
M2+/M3+摩尔比为3.0~4.0。
其中M2+中M为Mg、Ca、Ba等中的一种或两种，M3+中M为Al3+、Fe3+中的一种或两种。
一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的制备方法，安如下的步骤进行
（1）将M2+和M3+的前驱体溶于去离子水中，配成M2+和M3+总浓度为0.5~2.0 mol/L的溶液A；
（2）将NaOH和Na2CO3或者KOH和K2CO3溶于去离子水中配置为浓度为1.5~2.5 mol/L的碱性溶液B；其中Na2CO3或K2CO3浓度为0.2~0.5 mol/L，NaOH或KOH浓度为1.0~2.0 mol/L；
（3）将氧化石墨烯加入到去离子水中，得到混合物C，氧化石墨烯和去离子水的质量为1：200～10：100；
（4）搅拌条件下，保持温度40~60℃，溶液A和溶液B并流共沉淀于混合物C中，沉淀 pH=9.0~11.0，得到浆液D，A溶液和C溶液的体积比为1~4，将浆液D于60~90℃水热条件下动态老化6~15 h，得到浆液F；
（5）将浆液F过滤，洗涤后于100~120℃干燥10~20 h，得到所需催化剂。
步骤（1）中，M2+的前驱体为硝酸镁、氯化镁、硝酸钙、氯化钙、硝酸钡、氯化钡等中的一种或两种；M3+的前驱体可以为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠氟、硝酸铁、氯化铁中的一种或两种，M2+/M3+的摩尔比为2~5
M2+/M3+的摩尔比为优选3~4。
步骤（3）中，氧化石墨烯和去离子水的质量为1：200～10：100。
步骤（4）中，并流沉淀的反应温度为50~70℃，pH范围为9.5~10.5。
一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的应用，用于环氧化物和CO2进行环加成反应生成环状碳酸乙烯酯和/或碳酸酯的反应中，应用于釜式反应器或固定床反应器。
当应用于釜式反应器时，将催化剂和环氧化物放置于釜式反应器中，密封完毕后，向釜式反应器中充入0.1~0.5 MPa高纯CO2对釜中气体进行充分置换，然后向釜中充入1.2~8.0 MPa的CO2，升温到90~150℃反应2.0~6.0 h生成环状碳酸酯。
所述的环氧化物为环氧乙烷或环氧丙烷中的一种。
加入的催化剂和环氧化物的质量比2~15：100，环氧化物加入量占釜体积的10~40v%。
当应用于固定床反应器时采用以下方法：将催化剂装入固定床反应器中，氮气气氛下，90~150℃，GHSV=200-500 ml/gcat.h处理2~4 h，然后调整到反应温度90~150℃，通入环氧化物和CO2，控制反应压力为1.2~8.0 MPa， 环氧化物液空LHSV=0.1~1.0 h-1，CO2气空GHSV=500~1000ml/gcat.h。
如上所述的催化剂应用方法中，所述的环氧化物为环氧乙烷或环氧丙烷中的一种，当原料为环氧乙烷时，采用加压的方式将环氧乙烷液化后以液体形态进液。
本发明的有益效果是：本发明提供的类水滑石-氧化石墨烯层状复合催化剂，可同时实现对环氧化物和CO2的活化，具有较好的催化效率。本发明提供的催化剂相比负载有机季铵盐类、季磷盐类催化剂具有好的稳定性，相比均相催化剂具有催化剂和产物容易分离的优点。本发明提供的催化剂制备过程简单，生产成本低，易于放大制备。
具体实施方式：
下面将通过下述的实施例对本发明予以发明，但是本发明并不仅限于这些例子。
实施例 1
将34.87 g Mg(NO3)2.6H2O和24.23 g Al(NO3)3.9H2O溶于400 ml去离子水中，得到Mg2+和Al3+总离子浓度为0.50 mol/L的盐溶液。将20.00 g NaOH和13.25 g Na2CO3溶于500 ml去离子水中，得到OH-浓度为1.00 mol/L，CO3 2-浓度为0.25 mol/L的碱溶液。将1.00 g氧化石墨烯加入到200 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为10.5，沉淀温度为60℃。沉淀完毕后将得到的浆液于80℃动态老化10 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于100℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为10 wt%，Mg2+/Al3+摩尔比为2.0的镁铝类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将0.5 g催化剂和10.0 g环氧丙烷放置于100 ml釜式反应器中，密封完毕后，向釜式反应器中充入0.1 MPa高纯CO2对釜中气体进行充分置换，然后向釜中充入2.0 MPa CO2，升温到110℃进行反应4.0 h，环氧丙烷转化率为92.1%，碳酸丙烯酯收率为89.2%。
实施例 2
将24.48 g Mg(NO3)2.6H2O和11.02 g Al(NO3)3.9H2O溶于82 ml去离子水中，得到Mg2+和Al3+总离子浓度为1.50 mol/L的盐溶液。将18.00 g NaOH和11.93 g Na2CO3溶于300 ml去离子水中，得到OH-浓度为1.50 mol/L，CO3 2-浓度为0.38 mol/L的碱溶液。将4.00 g氧化石墨烯加入到350 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为9.8，沉淀温度为50℃。沉淀完毕后将得到的浆液于90℃动态老化15 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于120℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为40 wt%，Mg2+/Al3+摩尔比为3.5的镁铁类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将1.2 g催化剂和20.0 g环氧丙烷放置于100 ml釜式反应器中，密封完毕后，向釜式反应器中充入0.2 MPa高纯CO2对釜中气体进行充分置换，然后向釜中充入3.0 MPa CO2，升温到95℃进行反应6.0 h，环氧丙烷转化率为90.2%，碳酸丙烯酯收率为89.3%。
实施例 3
将35.89 g Mg(NO3)2.6H2O和16.34 g Fe(NO3)3.9H2O溶于187 ml去离子水中，得到Mg2+和Fe3+总离子浓度为1.00 mol/L的盐溶液。将32.00 g NaOH和21.2 g Na2CO3溶于400 ml去离子水中，得到OH-浓度为2.00 mol/L，CO3 2-浓度为0.50 mol/L的碱溶液。将2.00 g氧化石墨烯加入到250 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为11.0，沉淀温度为65℃。沉淀完毕后将得到的浆液于90℃动态老化15 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于110℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为20 wt%，Mg2+/Fe3+摩尔比为3.0的镁铁类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将3.0 g催化剂和40.0 g环氧丙烷放置于100 ml釜式反应器中，密封完毕后，向釜式反应器中充入0.2 MPa高纯CO2对釜中气体进行充分置换，然后向釜中充入3.0 MPa CO2，升温到120℃进行反应6.0 h，环氧丙烷转化率为98.2%，碳酸丙烯酯收率为94.1%。
实施例 4
将7.86 g Ba(NO3)2和2.81 g Al(NO3)3.9H2O溶于63 ml去离子水中，得到Ba2+和Al3+总离子浓度为0.60 mol/L的盐溶液。将10.00 g NaOH和6.63 g Na2CO3溶于250 ml去离子水中，得到OH-浓度为1.00 mol/L，CO3 2-浓度为0.25 mol/L的碱溶液。将4.00 g氧化石墨烯加入到400 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为9.5，沉淀温度为55℃。沉淀完毕后将得到的浆液于95℃动态老化20 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于100℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为50 wt%，Ba2+/Al3+摩尔比为4.0的钡铝类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将0.8 g催化剂和12.5 g环氧丙烷放置于100 ml釜式反应器中，密封完毕后，向釜式反应器中充入0.2 MPa高纯CO2对釜中气体进行充分置换，然后向釜中充入4.0 MPa CO2，升温到140℃进行反应5.5 h，环氧丙烷转化率为96.4%，碳酸丙烯酯收率为95.2%。
实施例 5
将21.63 g Ca(NO3)2.4H2O和13.72 g Al(NO3)3.9H2O溶于160 ml去离子水中，得到Ca2+和Al3+总离子浓度为0.8 mol/L的盐溶液。将28.8 g NaOH和19.08 g Na2CO3溶于400 ml去离子水中，得到OH-浓度为1.80 mol/L，CO3 2-浓度为0.45 mol/L的碱溶液。将3.00 g氧化石墨烯加入到300 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为10.8，沉淀温度为55℃。沉淀完毕后将得到的浆液于100℃动态老化10 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于120℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为30 wt%，Ca2+/Al3+摩尔比为2.5的钙铝类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将2.0 g催化剂装入固定床反应器中，氮气气氛下，100℃，GHSV=300 ml/gcat.h处理3 h，然后调整到反应温度110℃，通入环氧乙烷和CO2，反应压力为2.5 MPa， 环氧乙烷质量液体空速为0.3 h-1，CO2气体空速为800 ml/gcat.h，环氧乙烷转化率为94.3%，碳酸乙烯酯收率为93.2%。
实施例 6
将35.12 g Mg(NO3)2.6H2O和12.56 g Al(NO3)3.9H2O溶于186 ml去离子水中，得到Mg2+和Al3+总离子浓度为1.00 mol/L的盐溶液。将24.00 g NaOH和15.90 g Na2CO3溶于500 ml去离子水中，得到OH-浓度为1.20 mol/L，CO3 2-浓度为0.30 mol/L的碱溶液。将2.80 g氧化石墨烯加入到250 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为9.5，沉淀温度为60℃。沉淀完毕后将得到的浆液于90℃动态老化20 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于100℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为20 wt%，Mg2+/Al3+摩尔比为2.8的镁铝类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将2.0 g催化剂装入固定床反应器中，氮气气氛下，110℃，GHSV=500 ml/gcat.h处理4 h，然后调整到反应温度120℃，通入环氧乙烷和CO2，反应压力为3.0 MPa， 环氧乙烷质量液体空速为0.5 h-1，CO2气体空速为1000 ml/gcat.h，环氧乙烷转化率为96.3%，碳酸乙烯酯收率为94.8%。
实施例 7
将26.21 g MgCl2·6H2O和7.56 g Al2(SO4)3.18H2O溶于165 ml去离子水中，得到Mg2+和Al3+总离子浓度为1.00 mol/L的盐溶液。将25.20 g NaOH和20.27 g Na2CO3溶于450 ml去离子水中，得到OH-浓度为1.40 mol/L，CO3 2-浓度为0.43 mol/L的碱溶液。将3.60 g氧化石墨烯加入到300 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为9.5，沉淀温度为60℃。沉淀完毕后将得到的浆液于90℃动态老化20 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于100℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为30 wt%，Mg2+/Al3+摩尔比为3.6的镁铝类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将0.6 g催化剂和9.50 g环氧丙烷放置于100 ml釜式反应器中，密封完毕后，向釜式反应器中充入0.2 MPa高纯CO2对釜中气体进行充分置换，然后向釜中充入5.0 MPa CO2，升温到130℃进行反应6 h，环氧丙烷转化率为96.4%，碳酸丙烯酯收率为95.1%。
实施例 8
将38.97 g Mg(NO3)2.6H2O和10.69 g Al(NO3)3.9H2O溶于173 ml去离子水中，得到Mg2+和Al3+总离子浓度为1.10 mol/L的盐溶液。将25.60 g NaOH和16.96 g Na2CO3溶于400 ml去离子水中，得到OH-浓度为1.60 mol/L，CO3 2-浓度为0.40 mol/L的碱溶液。将4.00 g氧化石墨烯加入到400 ml去离子水中，充分分散，得到氧化石墨烯浆液。将上述的盐溶液和碱溶液并流共沉淀于上述的氧化石墨烯浆液中，控制沉淀pH值为9.5，沉淀温度为60℃。沉淀完毕后将得到的浆液于90℃动态老化20 h，老化完毕后过滤，洗涤，然后于100℃干燥12 h，得到氧化石墨烯含量为35 wt%，Mg2+/Al3+摩尔比为4.0的镁铝类水滑石-氧化石墨烯催化剂。
将2.0 g催化剂装入固定床反应器中，氮气气氛下，90℃，GHSV=400 ml/gcat.h处理3 h，然后调整到反应温度140℃，通入环氧乙烷和CO2，反应压力为3.5 MPa， 环氧乙烷质量液体空速为0.5 h-1，CO2气体空速为900 ml/gcat.h，环氧乙烷转化率为97.2%，碳酸乙烯酯收率为95.8%。

Claims (14)

1.一种用于环氧化物环加成反应的催化剂，其特征在于：由氧化石墨烯和类水滑石组成，其中氧化石墨烯在催化剂中的质量占比为10~50 wt%，类水滑石在催化剂的质量占比为40~90 wt%，氧化石墨烯上含有大量的-OH、-COOH、C=O等电负性基团，类水滑石层板阳离子由M2+和M3+组成，其中M2+/M3+摩尔比为2.0~5.0。
2.根据权利要求1所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂，其特征在于：M2+/M3+摩尔比为3.0~4.0。
3.根据权利要求1所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂，其特征在于：M2+中M为Mg、Ca、Ba等中的一种或两种，M3+为Al3+、Fe3+中的一种或两种。
4.一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的制备方法，安如下的步骤进行
（1）将M2+和M3+的前驱体溶于去离子水中，配成M2+和M3+总浓度为0.5~2.0 mol/L的溶液A；
（2）将NaOH和Na2CO3或者KOH和K2CO3溶于去离子水中配置为浓度为1.5~2.5 mol/L的碱性溶液B；其中Na2CO3或K2CO3浓度为0.2~0.5 mol/L，NaOH或KOH浓度为1.0~2.0 mol/L；
（3）将氧化石墨烯加入到去离子水中，得到混合物C，氧化石墨烯和去离子水的质量为1：200～10：100；
（4）搅拌条件下，保持温度40~60℃，溶液A和溶液B并流共沉淀于混合物C中，沉淀 pH=9.0~11.0，得到浆液D，A溶液和C溶液的体积比为1~4，将浆液D于60~90℃水热条件下动态老化6~15 h，得到浆液F；
（5）将浆液F过滤，洗涤后于100~120℃干燥10~20 h，得到所需催化剂。
5.根据权利要求4所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（1）中，M2+的前驱体为硝酸镁、氯化镁、硝酸钙、氯化钙、硝酸钡、氯化钡等中的一种或两种；M3+的前驱体可以为硝酸铝、氯化铝、硫酸铝、偏铝酸钠氟、硝酸铁、氯化铁中的一种或两种，M2+/M3+的摩尔比为2~5。
6.根据权利要求4所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的制备方法，其特征在于：M2+/M3+的摩尔比为优选3~4。
7.根据权利要求4所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（3）中，氧化石墨烯和去离子水的质量为1：200～10：100。
8.根据权利要求4所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的制备方法，其特征在于：步骤（4）中，并流沉淀的反应温度为50~70℃，pH范围为9.5~10.5。
9.一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的应用，其特征在于：用于环氧化物和CO2进行环加成反应生成环状碳酸乙烯酯和/或碳酸酯的反应中，应用于釜式反应器或固定床反应器。
10.根据权利要求9所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的应用，其特征在于：当应用于釜式反应器时，将催化剂和环氧化物放置于釜式反应器中，密封完毕后，向釜式反应器中充入0.1~0.5 MPa高纯CO2对釜中气体进行充分置换，然后向釜中充入1.2~8.0MPa的CO2，升温到90~150℃反应2.0~6.0 h生成环状碳酸酯。
11.根据权利要求9所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的应用，其特征在于：所述的环氧化物为环氧乙烷或环氧丙烷中的一种。
12.根据权利要求9所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的应用，其特征在于：加入的催化剂和环氧化物的质量比2~15：100，环氧化物加入量占釜体积的10~40 v%。
13.根据权利要求9所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的应用，其特征在于：当应用于固定床反应器时采用以下方法：将催化剂装入固定床反应器中，氮气气氛下，90~150℃，GHSV=200-500 ml/gcat.h处理2~4 h，然后调整到反应温度90~150℃，通入环氧化物和CO2，控制反应压力为1.2~8.0 MPa， 环氧化物液空LHSV=0.1~1.0 h-1，CO2气空GHSV=500~1000ml/gcat.h。
14.根据权利要求9所述的一种用于环氧化物环加成反应的催化剂的应用，其特征在于：如上所述的催化剂应用方法中，所述的环氧化物为环氧乙烷或环氧丙烷中的一种，当原料为环氧乙烷时，采用加压的方式将环氧乙烷液化后以液体形态进液。
CN202010638230.6A 2020-07-06 2020-07-06 一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用 Pending CN111790365A (zh)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010638230.6A CN111790365A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
CN202010638230.6A CN111790365A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用

Publications (1)

Publication Number Publication Date
CN111790365A true CN111790365A (zh) 2020-10-20

Family

ID=72811223

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CN202010638230.6A Pending CN111790365A (zh) 2020-07-06 2020-07-06 一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用

Country Status (1)

Country Link
CN (1) CN111790365A (zh)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113426440A (zh) * 2021-07-13 2021-09-24 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种环状碳酸酯合成用催化剂的预处理方法及其应用
CN113509922A (zh) * 2021-07-13 2021-10-19 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于合成脂肪族碳酸酯的催化剂及其制备方法和应用

Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103316635A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 重庆交通大学 石墨烯/双金属氧化物复合材料、制备方法及其应用
CN104447312A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 常州大学 一种合成碳酸二甲酯的方法
CN104857960A (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 北京化工大学 石墨烯导向多级结构复合氧化物催化剂及其制备方法
CN105618060A (zh) * 2015-12-20 2016-06-01 青岛科技大学 石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN106206055A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 河南师范大学 一种层状钴锌双氢氧化物‑石墨烯复合物超级电容器电极的制备方法
CN109216042A (zh) * 2018-08-13 2019-01-15 太原理工大学 一种形貌可控的钴铝双氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法
CN109438409A (zh) * 2018-12-05 2019-03-08 常州大学 一种合成环状碳酸酯的方法
CN110918051A (zh) * 2018-09-20 2020-03-27 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种可用于污水处理的强吸附型石墨烯基复合材料

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103316635A (zh) * 2013-07-03 2013-09-25 重庆交通大学 石墨烯/双金属氧化物复合材料、制备方法及其应用
CN104447312A (zh) * 2014-11-21 2015-03-25 常州大学 一种合成碳酸二甲酯的方法
CN104857960A (zh) * 2015-04-22 2015-08-26 北京化工大学 石墨烯导向多级结构复合氧化物催化剂及其制备方法
CN105618060A (zh) * 2015-12-20 2016-06-01 青岛科技大学 石墨烯/镍铁类水滑石双功能氧催化剂及其制备方法和应用
CN106206055A (zh) * 2016-07-27 2016-12-07 河南师范大学 一种层状钴锌双氢氧化物‑石墨烯复合物超级电容器电极的制备方法
CN109216042A (zh) * 2018-08-13 2019-01-15 太原理工大学 一种形貌可控的钴铝双氢氧化物/还原氧化石墨烯复合材料及其制备方法
CN110918051A (zh) * 2018-09-20 2020-03-27 中国科学院上海硅酸盐研究所 一种可用于污水处理的强吸附型石墨烯基复合材料
CN109438409A (zh) * 2018-12-05 2019-03-08 常州大学 一种合成环状碳酸酯的方法

Non-Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SAI ZHANG ET AL: "Catalytic Behavior of Graphene Oxides for Converting CO2 into Cyclic Carbonates at One Atmospheric Pressure", 《ACS SUSTAINABLE CHEM. ENG.》 *
吴功德等: "ZnAl类水滑石绿色催化CO2、环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的研究", 《第十三届全国催化学术会议论文集》 *
左红保: "实验室废水中七种苯系物的分离富集及气相色谱—质谱测定", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库工程科技Ⅰ辑》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113426440A (zh) * 2021-07-13 2021-09-24 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种环状碳酸酯合成用催化剂的预处理方法及其应用
CN113509922A (zh) * 2021-07-13 2021-10-19 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种用于合成脂肪族碳酸酯的催化剂及其制备方法和应用
CN113426440B (zh) * 2021-07-13 2023-01-20 中国科学院山西煤炭化学研究所 一种环状碳酸酯合成用催化剂的预处理方法及其应用

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Fang et al. Selective aerobic oxidation of biomass-derived HMF to 2, 5-diformylfuran using a MOF-derived magnetic hollow Fe–Co nanocatalyst
CN107486234B (zh) 用于合成气直接转化制备轻质芳烃的催化剂及其制备方法
CN112169799B (zh) 采用铁基催化剂进行二氧化碳加氢合成低碳烯烃的方法
Fang et al. Progress in adsorption-enhanced hydrogenation of CO2 on layered double hydroxide (LDH) derived catalysts
CN110104667B (zh) 一种用于有机硫催化的镁铝水滑石及制备方法和应用
CN111790365A (zh) 一种用于环氧化物环加成反应的催化剂及其制备方法和应用
WO2008052916A1 (de) Aluminium-naphthalindicarboxylat als poröses metallorganisches gerüstmaterial
CN103772134B (zh) 用于甲苯甲醇侧链烷基化制苯乙烯的方法
CN107282096A (zh) 一种ssz-13分子筛催化剂及其制备方法与应用
CN113019441B (zh) 一种原位掺杂金属铁的mor分子筛的制备方法及应用
Zhao et al. Nickel-induced structure transformation in hydrocalumite for enhanced ammonia decomposition
CN113181894B (zh) 一种用于催化草酸二甲酯脱羰直接生成碳酸二甲酯的催化体系
Yang et al. Organometallic precursor induced defect-enriched mesoporous CeO 2 with high specific surface area: preparation and catalytic performance
CN112934262B (zh) 一种镍取代钨氧簇有机骨架材料及其制备方法和用途
Yuan et al. Aerobic oxidation of cyclohexane over metal-organic framework-derived Ce, Ni-modified Co3O4
Qiu et al. Hydrogen generation from ammonia borane hydrolysis catalyzed by ruthenium nanoparticles supported on Co–Ni layered double oxides
CN103313785B (zh) 用于从合成气生产高级醇的碳担载的催化剂
CN109046355B (zh) 一种铜基类水滑石催化合成3,3’,5,5’-四甲基-4,4’-联苯二醌方法
Hu et al. Boosting COS catalytic hydrolysis performance over Zn-Al oxide derived from ZnAl hydrotalcite-like compound modified via the dopant of rare earth metals and the replacement of precipitation base
CN107303500A (zh) 金属/h-mcm-22催化剂及其在生产环己基苯中的应用
CN111054425A (zh) 一种水滑石/mcm-41介孔硅复合固体碱催化剂及其原位制备方法和应用
KR20150104479A (ko) 이산화탄소 포집용 흡착제 및 그 제조방법
CN109880111B (zh) 一种用于合成聚醚胺的催化剂及其制备方法
Zhao et al. Synthesis of propylene carbonate from carbon dioxide through high activity of magnesium oxide
Yang et al. Synthesis and catalytic performance of hierarchical MCM-22 zeolite aggregates with the assistance of carbon particles and fluoride ions

Legal Events

Date Code Title Description
PB01 Publication
PB01 Publication
SE01 Entry into force of request for substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination