CN117225449A - 多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化co2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用 - Google Patents
多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化co2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用 Download PDFInfo
- Publication number
- CN117225449A CN117225449A CN202311202514.0A CN202311202514A CN117225449A CN 117225449 A CN117225449 A CN 117225449A CN 202311202514 A CN202311202514 A CN 202311202514A CN 117225449 A CN117225449 A CN 117225449A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- porous carbon
- carbon material
- reaction
- epoxide
- coupled
- 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
Links
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 title claims abstract description 67
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 title claims abstract description 45
- 230000008878 coupling Effects 0.000 title claims abstract description 44
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 title claims abstract description 44
- 150000005676 cyclic carbonates Chemical class 0.000 title claims abstract description 18
- 238000006555 catalytic reaction Methods 0.000 title claims abstract description 12
- 150000002118 epoxides Chemical class 0.000 title claims abstract 12
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 title abstract description 21
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 127
- CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N Carbon dioxide Chemical compound O=C=O CURLTUGMZLYLDI-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 36
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 claims abstract description 35
- 239000002243 precursor Substances 0.000 claims abstract description 31
- 238000000034 method Methods 0.000 claims abstract description 21
- 229910002092 carbon dioxide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 18
- 239000001569 carbon dioxide Substances 0.000 claims abstract description 17
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 28
- -1 trifluoromethanesulfonyl imide Chemical class 0.000 claims description 19
- 239000007983 Tris buffer Substances 0.000 claims description 17
- VHNQIURBCCNWDN-UHFFFAOYSA-N pyridine-2,6-diamine Chemical compound NC1=CC=CC(N)=N1 VHNQIURBCCNWDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 17
- 238000006352 cycloaddition reaction Methods 0.000 claims description 16
- KAIPKTYOBMEXRR-UHFFFAOYSA-N 1-butyl-3-methyl-2h-imidazole Chemical compound CCCCN1CN(C)C=C1 KAIPKTYOBMEXRR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N zafuleptine Chemical compound OC(=O)CCCCCC(C(C)C)NCC1=CC=C(F)C=C1 YZYKBQUWMPUVEN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 14
- 150000003839 salts Chemical class 0.000 claims description 13
- 238000005406 washing Methods 0.000 claims description 13
- 238000001914 filtration Methods 0.000 claims description 8
- UNRVFVIZRXNZKT-UHFFFAOYSA-N CCCCN1CN(C)C=C1.FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F Chemical compound CCCCN1CN(C)C=C1.FC(F)(F)S(=O)(=O)NS(=O)(=O)C(F)(F)F UNRVFVIZRXNZKT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 claims description 2
- 230000035484 reaction time Effects 0.000 claims description 2
- 230000003197 catalytic effect Effects 0.000 abstract description 11
- 239000000203 mixture Substances 0.000 abstract description 7
- 238000004064 recycling Methods 0.000 abstract description 5
- 238000001179 sorption measurement Methods 0.000 abstract description 5
- 239000002841 Lewis acid Substances 0.000 abstract description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 abstract description 2
- 150000007517 lewis acids Chemical class 0.000 abstract description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 abstract description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 abstract description 2
- 239000002994 raw material Substances 0.000 abstract description 2
- 230000009467 reduction Effects 0.000 abstract description 2
- 238000000926 separation method Methods 0.000 abstract description 2
- 238000003786 synthesis reaction Methods 0.000 abstract description 2
- 239000002879 Lewis base Substances 0.000 abstract 1
- 230000001276 controlling effect Effects 0.000 abstract 1
- 230000009977 dual effect Effects 0.000 abstract 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 abstract 1
- 150000007527 lewis bases Chemical class 0.000 abstract 1
- 238000005580 one pot reaction Methods 0.000 abstract 1
- 238000000197 pyrolysis Methods 0.000 abstract 1
- 230000001105 regulatory effect Effects 0.000 abstract 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 66
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 59
- 239000000047 product Substances 0.000 description 49
- DPKBAXPHAYBPRL-UHFFFAOYSA-M tetrabutylazanium;iodide Chemical compound [I-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC DPKBAXPHAYBPRL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 46
- BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N Epichlorohydrin Chemical compound ClCC1CO1 BRLQWZUYTZBJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 45
- ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N N,N-Dimethylformamide Chemical compound CN(C)C=O ZMXDDKWLCZADIW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 37
- CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N Acetone Chemical compound CC(C)=O CSCPPACGZOOCGX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 30
- 239000000376 reactant Substances 0.000 description 27
- 150000002924 oxiranes Chemical class 0.000 description 19
- 239000005457 ice water Substances 0.000 description 16
- 238000004817 gas chromatography Methods 0.000 description 15
- 239000003921 oil Substances 0.000 description 15
- LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N Ethanol Chemical compound CCO LFQSCWFLJHTTHZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 239000012265 solid product Substances 0.000 description 13
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 13
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 12
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 11
- 238000004321 preservation Methods 0.000 description 10
- GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N Propylene oxide Chemical compound CC1CO1 GOOHAUXETOMSMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 7
- 238000001291 vacuum drying Methods 0.000 description 6
- 101000835082 Homo sapiens TCF3 fusion partner Proteins 0.000 description 5
- 102100026140 TCF3 fusion partner Human genes 0.000 description 5
- RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N propylene carbonate Chemical compound CC1COC(=O)O1 RUOJZAUFBMNUDX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000011161 development Methods 0.000 description 4
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 4
- XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N Ethyl acetate Chemical compound CCOC(C)=O XEKOWRVHYACXOJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 3
- 230000007613 environmental effect Effects 0.000 description 3
- 229920001343 polytetrafluoroethylene Polymers 0.000 description 3
- 239000004810 polytetrafluoroethylene Substances 0.000 description 3
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 3
- JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M tetrabutylammonium bromide Chemical compound [Br-].CCCC[N+](CCCC)(CCCC)CCCC JRMUNVKIHCOMHV-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 3
- RGHHSNMVTDWUBI-UHFFFAOYSA-N 4-hydroxybenzaldehyde Chemical compound OC1=CC=C(C=O)C=C1 RGHHSNMVTDWUBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004593 Epoxy Substances 0.000 description 2
- JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N Pyridine Chemical compound C1=CC=NC=C1 JUJWROOIHBZHMG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 2
- 238000001354 calcination Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000002815 homogeneous catalyst Substances 0.000 description 2
- 239000012046 mixed solvent Substances 0.000 description 2
- 239000000178 monomer Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 2
- 238000001556 precipitation Methods 0.000 description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 description 2
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 2
- BAZPPGZSEXGRPI-UHFFFAOYSA-M sodium 4-acetylphenolate Chemical compound [Na+].CC(=O)C1=CC=C([O-])C=C1 BAZPPGZSEXGRPI-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 2
- VEUMANXWQDHAJV-UHFFFAOYSA-N 2-[2-[(2-hydroxyphenyl)methylideneamino]ethyliminomethyl]phenol Chemical compound OC1=CC=CC=C1C=NCCN=CC1=CC=CC=C1O VEUMANXWQDHAJV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YNLBSRHGIHAPAE-UHFFFAOYSA-N 4-[[4,6-bis(4-formylphenoxy)-1,3,5-triazin-2-yl]oxy]benzaldehyde Chemical compound C1=CC(C=O)=CC=C1OC1=NC(OC=2C=CC(C=O)=CC=2)=NC(OC=2C=CC(C=O)=CC=2)=N1 YNLBSRHGIHAPAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MSTWJNRTDPVXOC-UHFFFAOYSA-N 4-pentadecylphenol Chemical compound CCCCCCCCCCCCCCCC1=CC=C(O)C=C1 MSTWJNRTDPVXOC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002028 Biomass Substances 0.000 description 1
- HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N Lithium ion Chemical compound [Li+] HBBGRARXTFLTSG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N Phosgene Chemical compound ClC(Cl)=O YGYAWVDWMABLBF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002262 Schiff base Substances 0.000 description 1
- 150000004753 Schiff bases Chemical class 0.000 description 1
- 238000000026 X-ray photoelectron spectrum Methods 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 125000003172 aldehyde group Chemical group 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000003277 amino group Chemical group 0.000 description 1
- 239000000908 ammonium hydroxide Substances 0.000 description 1
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 1
- 239000000010 aprotic solvent Substances 0.000 description 1
- 239000002585 base Substances 0.000 description 1
- 230000009286 beneficial effect Effects 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005119 centrifugation Methods 0.000 description 1
- 239000007809 chemical reaction catalyst Substances 0.000 description 1
- 230000002860 competitive effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N cyanuric chloride Chemical compound ClC1=NC(Cl)=NC(Cl)=N1 MGNCLNQXLYJVJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 125000004122 cyclic group Chemical group 0.000 description 1
- 230000006378 damage Effects 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 238000001514 detection method Methods 0.000 description 1
- 239000003814 drug Substances 0.000 description 1
- 229940079593 drug Drugs 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 1
- 239000012847 fine chemical Substances 0.000 description 1
- 239000002803 fossil fuel Substances 0.000 description 1
- 239000002638 heterogeneous catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 238000002329 infrared spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000000543 intermediate Substances 0.000 description 1
- 239000002608 ionic liquid Substances 0.000 description 1
- 229920000831 ionic polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910001416 lithium ion Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000011068 loading method Methods 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910044991 metal oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000004706 metal oxides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012621 metal-organic framework Substances 0.000 description 1
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001000 micrograph Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 231100000252 nontoxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000003000 nontoxic effect Effects 0.000 description 1
- 229920000620 organic polymer Polymers 0.000 description 1
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 1
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 1
- 238000006116 polymerization reaction Methods 0.000 description 1
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 1
- UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N pyridine Natural products COC1=CC=CN=C1 UMJSCPRVCHMLSP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011084 recovery Methods 0.000 description 1
- 230000000717 retained effect Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 241000894007 species Species 0.000 description 1
- 125000001424 substituent group Chemical group 0.000 description 1
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 1
- 231100000331 toxic Toxicity 0.000 description 1
- 230000002588 toxic effect Effects 0.000 description 1
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 1
- 238000010792 warming Methods 0.000 description 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Catalysts (AREA)
Abstract
本发明属于功能材料制备与催化技术领域，提出了一种多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化CO2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用。本发明通过调控多元前驱体组成，采用“原位聚合‑热解”一锅法构筑了系列富含金属Lewis酸及Lewis碱多元活性位点的新型多孔碳材料，其作为催化剂，以二氧化碳和不同取代基环氧化物为原料，合成相应的环状碳酸酯，实现了常压、无溶剂条件下高选择性催化环状碳酸酯的合成。该多孔碳材料易于分离，在循环利用5次后催化活性没有明显降低，具备结构稳定及对二氧化碳优异的吸附与催化转化双功能性，解决了当前催化体系在催化活性、稳定性以及分离回用等方面综合性能欠佳的问题，具有广阔的应用前景。
Description
技术领域
本发明属于功能材料制备与催化技术领域，涉及一种多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化CO2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用。
背景技术
由于人类广泛使用化石燃料，使得CO2排放量呈逐年激增趋势，导致一系列环境问题频发，如温室效应、全球变暖、海平面上升等，故CO2的减排势在必行。CO2在给人类社会和生态环境带来威胁与破坏的同时，其本身也是工业上重要的无毒、低廉、可再生C1资源。随着催化技术的日新月异，CO2化学资源化利用已经显示出越来越重要的科技与经济价值，契合国家有效控制碳排放的重大战略需求，从环境保护与可持续发展的角度来讲，具有重要意义。由于CO2具有热力学稳定性和动力学惰性，实现对CO2的资源化利用需要开发行之有效的催化技术。据报道，目前工业化生产对CO2的资源化利用率仅占全球总排放量的0.36％。因此，在CO2化学资源化利用方面尚有很大的发展空间。
其中，CO2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯是大规模资源化利用CO2具有工业化前景的途径之一，引起人们普遍关注。一方面，该反应路线符合原子经济性，可替代传统有毒的光气工艺，满足绿色化学的发展要求；另一方面，产品环状碳酸酯具有优异的理化性质，如高沸点、高极性、低挥发性以及良好的生物降解性和溶解性，广泛应用于绿色非质子溶剂，锂离子电池电解液，添加剂，塑料、医药和精细化工中间体等领域。
针对CO2与环氧化物的环加成反应而言，国内外已经报道出了多种催化剂。其中，均相催化剂有碱金属盐、有机碱、金属Salen配合物、离子液体等，但存在产物分离步骤繁琐、催化剂部分流失等问题；多相催化剂有聚离子液体、多孔有机聚合物、MOFs、金属氧化物、介孔有机硅等，虽然解决了均相催化剂与产物不易分离的弊端，但是仍然存在催化剂制备困难，原料成本高、催化反应条件苛刻(高温高压)以及活性组分易流失等缺陷。因此，结构稳定、易于分离回收、可在温和条件下催化CO2与环氧化物进行环加成反应的高效催化剂成为必然的发展趋势。
多孔碳材料具有较高的比表面积、优异的多孔结构、可控的化学组成以及合成多样性等，这使得它们在优化CO2吸附能力和提高CO2转化效率方面更具竞争力。2021年Liu等人(Reaction Chemistry&Engineering,2021,6(10):1911-1919.)以氢氧化铵为氮源和碱催化剂，通过溶解-再组装法合成了N掺杂介孔碳球(N-MCSs)，研究了对CO2的吸附活化及转化性能，在催化CO2与环氧化物环加成反应时可避免助催化剂的使用，在140℃、1.6MPa反应12h的条件下，ECH的转化率达到59.1％，选择性为98％，反应条件比较苛刻，催化活性仍有待进一步提高。2018年Samikannu A等人(Applied Catalysis B:Environmental,2019,241:41-51.)以廉价的生物质为前驱体制备了多孔碳材料，在无溶剂、温度(100-150℃)、CO2压力(5-50Bar)和时间(5-15h)条件下，催化环氧化物与CO2的耦合反应制备环状碳酸酯，产率达99％，由于所暴露的活性位点少，不能实现多元活性位点的耦合，导致反应条件比较苛刻。因此迫切需要结构可设计及易实现多元活性位点耦合的多孔碳材料催化剂，从而实现在常压、无溶剂条件下催化CO2与环氧化物的环加成反应。基于此，我们提出了本项发明研究。
发明内容
本发明的目的，在于克服现有技术中存在的缺陷，提供一种高活性、易于回收及可循环利用的多元活性位点耦合的多孔碳材料，并提供其制备简单、成本廉洁和环境友好的构筑方法，并提供其作为二氧化碳与环氧化物环加成反应的催化剂的应用及其催化CO2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的方法。
本发明的技术方案是这样实现的：
本发明一方面提供了一种多元活性位点耦合的多孔碳材料的制备方法，包括如下步骤：
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：13.4-27：0.28-4混合，得到前驱体；(2)将上述前驱体在惰性气体保护条件下，加热至500-900℃，保温反应1-3h，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料。
作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤(2)反应结束后，还包括洗涤，过滤，干燥。
作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤(2)反应结束后，自然降至室温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，然后过滤，将固体产品经真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料。
作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤(1)中2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌的摩尔比为3：2：27：0.57-3.42。
作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤(2)中以3-10℃/min的升温速率加热至700℃，保温2h。
作为本发明的一些优选实施方案，所述步骤(2)中以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温2h。
本发明另一方面提供了上述方法制备的多元活性位点耦合的多孔碳材料作为二氧化碳与环氧化物环加成反应的催化剂的应用。
本发明再一方面提供了前述方法制备的多元活性位点耦合的多孔碳材料催化二氧化碳与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，以多元活性位点耦合的多孔碳材料为催化剂，使环氧化物和二氧化碳通过环加成反应合成环状碳酸酯。反应方程式如下：
作为本发明的一些优选实施方案，所述环氧化物的结构式如下：
作为本发明的一些优选实施方案，所述多元活性位点耦合的多孔碳材料催化剂的用量为环氧化物质量的5％-5.5％。
作为本发明的一些优选实施方案，所述环加成反应温度为30-80℃，反应压力为0.1-2MPa，反应时间为6-25h。
作为本发明的一些优选实施方案，所述环加成反应温度为40℃，反应压力为0.1MPa，时间为24h。
本发明的工作原理及有益效果为：
本发明所提供的多元活性位点耦合的多孔碳材料，具有较高的比表面积(高达564m2/g)、高含氮量(7.56％)，同时具备合成多功能性、高化学、热稳定性和较高的二氧化碳捕获性能。
基于本发明的催化剂含有Lewis酸(Zn)和Lewis碱(吡啶N)活性基团可以高效活化环氧化合物及惰性的二氧化碳分子，本发明所提供的多元活性位点耦合的多孔碳材料作为环加成反应催化剂的方法，在催化二氧化碳转化合成环状碳酸酯反应中，使催化过程可以在常压、无溶剂条件下进行，并且催化剂易于回收，催化循环使用性能优异，表现出较好的普适性。克服了目前所报道催化体系活性低、稳定性差、不易循环利用等弊端，具有良好的工业化应用潜力。
附图说明
下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
图1是本发明反应路线图。
图2是本发明TFPT、DAP、TDPOP和4％Zn@CTDPOP-IL-X的红外谱图，其中(a)中TDPOP为实施例2得到的前驱体洗去1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐得到的，DAP为2,6-二氨基吡啶，TFPT为2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪；(b)为4％Zn@CTDPOP-IL-X，X为不同的煅烧温度；
图3是本发明多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-700中Zn 2p的X射线光电子能谱图；
图4是本发明多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-700的ICP测试；
图5是本发明多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-700的扫描电镜图；
图6是本发明多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-X的吸附等温线，其中(a)为273K，(b)为303K；
其中4％Zn@CTDPOP-IL-500、4％Zn@CTDPOP-IL-600、4％Zn@CTDPOP-IL-700、4％Zn@CTDPOP-IL-800和4％Zn@CTDPOP-IL-900分别表示实施例3、实施例4、实施例2、实施例5和实施例6的多元活性位点耦合的多孔碳材料。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪(TFPT)的制备
称取对羟基苯甲醛(0.5495g，4.5mmol)、氢氧化钠(0.18g，4.5mmol)于50ml烧杯中，加入16ml混合溶剂，所述混合溶剂为水：丙酮＝1：1(体积比)，然后将其在室温条件下搅拌0.5h，得到橙红色的对甲羰基酚钠溶液；
称取三聚氯氰(1.5mmol，0.2796g)于三口烧瓶中，加入18ml的丙酮溶液，控制反应温度为5℃，在N2气保护的条件下搅拌0.5h，得到澄清透明溶液；将上述橙红色的对甲羰基酚钠溶液缓慢滴加至三口烧瓶中，N2保护下，控制反应温度5℃搅拌1h，然后在室温条件下搅拌1h，接着在加热至反应温度80℃冷凝回流搅拌4h，随着温度降至室温时，三口烧瓶中有部分沉淀析出，加入50ml的冰水有大量沉淀析出，搅拌2h，重复3次，将得到产物在80℃条件下真空干燥12h，得到0.598g白色固体(收率：90％)，即TFPT。
实施例2
多元活性位点耦合的多孔碳材料(4％Zn@CTDPOP-IL-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：2.28混合均匀，得到前驱体；如图1，TFPT位于1697cm-1附近的-CHO特征峰和DAP位于3384cm-1的-NH2特征峰消失，这表明醛基单体和氨基单体发生席夫碱聚合反应较为充分；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-700，比表面积为468m2/g。如图2，证明锌位点成功整合到多孔碳材料中，并在煅烧后成功保留在碳材料的孔隙中；如图3，证明4％Zn@CTDPOP-IL-700中Zn的负载量为6.9％；如图4，样品表现为块状多孔碳结构。
反应路线如图1。
实施例3
多元活性位点耦合的多孔碳材料(4％Zn@CTDPOP-IL-500)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：2.28混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至500℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料。4％Zn@CTDPOP-IL-500，比表面积为564m2/g。
实施例4
多元活性位点耦合的多孔碳材料(4％Zn@CTDPOP-IL-600)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：2.28混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至600℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料。4％Zn@CTDPOP-IL-600，比表面积为527m2/g。
实施例5
多元活性位点耦合的多孔碳材料(4％Zn@CTDPOP-IL-800)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：2.28混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至800℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-800，比表面积为360m2/g。
实施例6
多元活性位点耦合的多孔碳材料(4％Zn@CTDPOP-IL-900)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：2.28混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至900℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-900，比表面积为181m2/g。
如图1，4％Zn@CTDPOP-IL-X在1570-1209cm-1区域内特征峰强度明显减弱，说明样品在高温下碳化；如图5，CO2的吸附量随着吸附温度的升高和CO2压力的降低而减少。
实施例7
多元活性位点耦合的多孔碳材料(1％Zn@CTDPOP-IL-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：0.57混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料1％Zn@CTDPOP-IL-700。
实施例8
多元活性位点耦合的多孔碳材料(2％Zn@CTDPOP-IL-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：1.14混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料2％Zn@CTDPOP-IL-700。
实施例9
多元活性位点耦合的多孔碳材料(6％Zn@CTDPOP-IL-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：3.42混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料6％Zn@CTDPOP-IL-700。
对比例1
多元活性位点耦合的多孔碳材料(CTDPOP-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐在常温下按照摩尔比3：2：27混合均匀，之后，用无水乙醇洗去1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料CTDPOP-700，比表面积为349m2/g。
对比例2
多元活性位点耦合的多孔碳材料(CTDPOP-IL-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪和1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐在常温下按照摩尔比3：2：27混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料CTDPOP-IL-700，比表面积为396m2/g。
对比例3
多元活性位点耦合的多孔碳材料(0.5％Zn@CTDPOP-IL-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：0.28混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料0.5％Zn@CTDPOP-IL-700。
对比例4
多元活性位点耦合的多孔碳材料(7％Zn@CTDPOP-IL-700)的制备
(1)将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：27：4混合均匀，得到前驱体；
(2)将上述前驱体放置于管式炉中，在N2氛围下，以5℃/min的升温速率加热至700℃，保温反应2h；
(3)反应结束后，产品自然降温，分别使用N,N-二甲基甲酰胺、无水乙醇和丙酮洗涤，固体产品经过滤、真空干燥处理后，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料7％Zn@CTDPOP-IL-700。
应用实施例1
取反应物环氧丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例2制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入50mL带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜，其中环氧丙烷34.5mmol，TBAI为1.72mmol占反应物PO的摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-700为0.1g，占反应物质量含量为5％；向反应釜缓慢通入CO2气体以排除内部残存的空气；之后，将反应釜油浴加热至30℃，通入CO2气体保持压力恒定至1.5MPa，持续反应25小时；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，碳酸丙烯酯收率93％，选择性≥99％。
应用实施例2
取反应物环氧丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例2制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入50mL带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜，其中环氧丙烷34.5mmol，TBAI为1.72mmol占反应物PO的摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-700为0.1g，占反应物质量含量为5％；向反应釜缓慢通入CO2气体以排除内部残存的空气；之后，将反应釜油浴加热至70℃，通入CO2气体保持压力恒定至2MPa，持续反应7小时；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，碳酸丙烯酯收率97％，选择性≥99％。
应用实施例3
取反应物环氧丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例2制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入50mL带聚四氟乙烯内衬的不锈钢高压反应釜，其中环氧丙烷34.5mmol，TBAI为1.72mmol占反应物PO的摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-700为0.1g，占反应物质量含量为5％；向反应釜缓慢通入CO2气体以排除内部残存的空气；之后，将反应釜油浴加热至80℃，通入CO2气体保持压力恒定至1.0MPa，持续反应6小时；反应结束后，冰水浴将反应釜降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，碳酸丙烯酯收率95％，选择性≥99％。
应用实施例4
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例2制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率94％，选择性≥99％。
应用实施例5
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例7制备的催化剂1％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，1％Zn@CTDPOP-IL-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率70％，选择性≥99％。
应用实施例6
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例8制备的催化剂2％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，2％Zn@CTDPOP-IL-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率89％，选择性≥99％。
应用实施例7
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例9制备的催化剂6％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，6％Zn@CTDPOP-IL-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率87％，选择性≥99％。
应用实施例8
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例3制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-500依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-500为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率75％，选择性≥99％。
应用实施例9
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例4制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-600依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-600为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率81％，选择性≥99％。
应用实施例10
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例5制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-800依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-800为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率87％，选择性≥99％。
应用实施例11
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和实施例6制备的催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-900依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，4％Zn@CTDPOP-IL-900为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率82％，选择性≥99％。
应用实施例12
具体实验过程与检测方法同应用实施例4，将环氧氯丙烷改为不同取代基其他环氧化物，分别与二氧化碳进行环加成反应，所得结果见表1。
表1 4％Zn@CTDPOP-IL-700催化不同环氧化物与二氧化碳环加成反应结果
应用实施例13-17
具体实验条件与步骤同应用实施例4，使用乙酸乙酯洗涤残余产物，离心分离回收催化剂4％Zn@CTDPOP-IL-700，利用回收的催化剂在相同条件下进行5次循环实验，所得结果见表2。
表2实施例8-12催化剂回用实验结果
应用实施例18
以下表3将本发明所提出的其中一种新型多元活性位点耦合的多孔碳材料4％Zn@CTDPOP-IL-700与文献报道其他类型的催化剂进行对比，在各文献中催化反应条件下(表中仅列环氧化物、温度、压力及时间)，其收率如下所示：
表3催化反应条件及活性对比
| 催化剂种类 | 环氧化合物 | 温度/℃ | 压力/MPa | 时间/h | 产品收率/％ |
| ZnO@NPC-Ox-700/TBAB | 环氧氯丙烷 | 60 | 0.1 | 24 | 94 |
| NSC-773/TBAI | 环氧氯丙烷 | 70 | 0.1 | 24 | 95 |
| ox-bchw/TBAB | 环氧氯丙烷 | 110 | 1.0 | 6 | 97 |
| Co@CNFs-700/DMF | 环氧氯丙烷 | 140 | 0.7 | 20 | 91.7 |
| NSAC-(1:1)550(1)/TBAB | 环氧氯丙烷 | 120 | 1 | 8 | 90 |
| AP-GO/TBAI | 环氧氯丙烷 | 100 | 0.1 | 27 | 75 |
| N-GQD-BPA | 环氧丙烷 | 140 | 1.0 | 8 | 98 |
| 4％Zn@CTDPOP-IL-700 | 环氧丙烷 | 70 | 2 | 7 | 97 |
| 4％Zn@CTDPOP-IL-700 | 环氧氯丙烷 | 40 | 0.1 | 24 | 94 |
应用对比例1
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和对比例1制备的催化CTDPOP-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，CTDPOP-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPaCO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率50％，选择性≥99％。
应用对比例2
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和对比例2制备的催化CTDPOP-IL-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，CTDPOP-IL-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPaCO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，产物收率54％，选择性≥99％。
应用对比例3
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和对比例3制备的催化剂0.5％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，0.5％Zn@CTDPOP-IL-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，碳酸丙烯酯收率58％，选择性≥99％。
应用对比例4
取反应物环氧氯丙烷、助催化剂为四丁基碘化铵(TBAI)和对比例4制备的催化剂7％Zn@CTDPOP-IL-700依次加入100mL连接CO2气球的Schlenk(施伦克)反应瓶中，其中环氧氯丙烷10mmol，TBAI为0.5mmol占反应物环氧氯丙烷摩尔量的5％，7％Zn@CTDPOP-IL-700为0.05g，占反应物质量含量为5.5％；减压排除内部残存的空气；之后，将反应瓶油浴加热至40℃，在0.1MPa CO2压力条件下，持续反应24小时；反应结束后，冰水浴将反应瓶降至室温，产物经气相色谱进行定量分析，碳酸丙烯酯收率62％，选择性≥99％。
以上仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种多元活性位点耦合的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：
（1）将2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌在常温下按照摩尔比3：2：13.4-27：0.28-4混合，得到前驱体；
（2）将上述前驱体在惰性气体保护条件下，加热至500-900 ℃，保温反应1-3 h，得到多元活性位点耦合的多孔碳材料。
2.根据权利要求1所述的多元活性位点耦合的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）反应结束后，还包括洗涤，过滤，干燥。
3.根据权利要求1所述的多元活性位点耦合的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（1）中2,6-二氨基吡啶、2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪、1-丁基-3-甲基咪唑双三氟甲磺酰亚胺盐和二水合醋酸锌的摩尔比为3：2：27：0.57-3.42。
4.根据权利要求1所述的多元活性位点耦合的多孔碳材料的制备方法，其特征在于，所述步骤（2）中以3-10 ℃/min的升温速率加热至700 ℃，保温2 h。
5.根据权利要求1所述的方法制备的多元活性位点耦合的多孔碳材料作为二氧化碳与环氧化物环加成反应的催化剂的应用。
6.一种如权利要求1所述的方法制备的多元活性位点耦合的多孔碳材料催化二氧化碳与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，以多元活性位点耦合的多孔碳材料为催化剂，使环氧化物和二氧化碳通过环加成反应合成环状碳酸酯。
7.根据权利要求6所述的多元活性位点耦合的多孔碳材料催化二氧化碳与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述环氧化物的结构式如下：
。
8.根据权利要求6所述的多元活性位点耦合的多孔碳材料催化二氧化碳与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述多元活性位点耦合的多孔碳材料催化剂的用量为环氧化物质量的5%-5.5%。
9.根据权利要求6所述的多元活性位点耦合的多孔碳材料催化二氧化碳与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述环加成反应温度为30-80 ℃，反应压力为0.1-2 MPa，反应时间为6-25 h。
10.根据权利要求6所述的多元活性位点耦合的多孔碳材料催化二氧化碳与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的方法，其特征在于，所述环加成反应温度为40 ℃，反应压力为0.1MPa，时间为24 h。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311202514.0A CN117225449A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化co2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN202311202514.0A CN117225449A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化co2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN117225449A true CN117225449A (zh) | 2023-12-15 |
Family
ID=89090611
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN202311202514.0A Pending CN117225449A (zh) | 2023-09-18 | 2023-09-18 | 多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化co2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN117225449A (zh) |
-
2023
- 2023-09-18 CN CN202311202514.0A patent/CN117225449A/zh active Pending
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107433205B (zh) | 共价有机框架负载钴催化剂及其制备和应用 | |
| CN111229320B (zh) | 一种接枝离子液体的金属有机框架复合材料及其制备方法和应用 | |
| CN114437363B (zh) | 方酰胺衍生基共价三嗪骨架聚合物及其催化二氧化碳与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用 | |
| CN107519935A (zh) | 一种用于催化二氧化碳转化反应的金属Salen有机多孔材料催化剂 | |
| CN111303204B (zh) | 一种含有噻唑功能基团的二维金属有机配合物及其制备方法和应用 | |
| CN114558620B (zh) | 金属有机骨架固载离子液体催化剂及其制备方法与应用 | |
| CN105879892A (zh) | 酯交换法合成碳酸二甲酯的固体碱催化剂及制法和应用 | |
| CN114602530A (zh) | 一种用于甲醇氧化羰基化合成碳酸二甲酯的催化剂、制备方法及其应用 | |
| CN114437364B (zh) | 金属耦合三嗪多孔有机框架及其构筑方法和催化co2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯应用 | |
| CN106732770B (zh) | 在温和条件下将co2转化为环状碳酸酯的催化剂及方法 | |
| CN108671958B (zh) | 双离子二维有机多孔材料及其制备方法 | |
| CN110078702A (zh) | 一种聚离子液体框架催化剂制备环状碳酸酯的方法 | |
| CN112206808B (zh) | 一种用于合成异丁酸异丁酯的催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN102872879A (zh) | 一种气相合成碳酸二甲酯无氯双金属催化剂及制备和应用 | |
| CN117225449A (zh) | 多元活性位点耦合的多孔碳材料及制备和催化co2与环氧化物耦合制备环状碳酸酯的应用 | |
| CN106831595B (zh) | 一种苄基咪唑盐离子液体及利用其催化合成环状碳酸酯的方法 | |
| CN112246240B (zh) | 一种碳酸二甲酯催化剂的制备及应用 | |
| CN113828359B (zh) | 一种“瓶中造船”法制备固载有机强碱的Zr基MOFs复合材料及其应用 | |
| CN115138386A (zh) | 二维六方氮化硼在催化co2与环氧化物环加成反应中的应用 | |
| CN111215148B (zh) | 一种zif@tu-pop复合催化剂及其制备方法和应用 | |
| CN114939431A (zh) | CN@ZrO2复合材料及其在催化CO2与环氧化物环加成反应中的应用 | |
| CN108129311B (zh) | 一种从二氧化碳和丙三醇制造丙三醇碳酸酯的方法 | |
| CN111841587A (zh) | 一种固体碱催化剂及其制备方法 | |
| CN102671705B (zh) | 一种用于碳酸二甲酯合成的催化剂的制备方法及应用 | |
| CN106866583B (zh) | 一种二(2-羟乙基)哌嗪的制备方法 |
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 |