一种高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物的制备及其应用的制作方法

本发明涉及多孔有机聚合物及应用技术领域，尤其是一种可循环使用于催化co2与环氧化合物反应的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物的制备及其应用。

背景技术

随着工业文明的逐步发展，co2的排放量也逐渐增加，全球气候变暖问题越发严峻，给人类的可持续生存与发展带来了极大的挑战，因此降低大气中的co2含量成为了一项非常重要的研究工作，在众多的研究工作中，co2作为砌块合成化学品成为一项绿色经济的研究热点。环状碳酸酯类化合物广泛应用于电解液、有机合成、纺织、印染和高分子材料等领域，是一种非常重要的化工原料，利用co2与环氧乙烷及其衍生物合成环状碳酸酯类化合物成为近年来的研究热点，开发一款高效催化剂应用于该反应一直是众多科学家的研究目标，离子液体作为一种具有低饱和蒸气压，较高的化学活性和热稳定性的化合物。

目前，文献报道了利用离子液体催化co2与环氧乙烷及其衍生物合成环状碳酸酯类化合物的反应体系，但是均相离子液体催化体系由于其分离操作困难，不能循环利用的缺点，受到极大限制，因此，负载型离子液体成为了一种可替代的选择。2013年dyson等人(greenchem.,2013,15,1584-1589.)报道了聚双(乙烯基苄基)氯咪唑离子液体用于催化co2与环氧乙烷及其衍生物合成环状碳酸酯类化合物，该催化剂可以在无溶剂的条件下得到较好的催化产率，且可以多次循环利用。

现有技术的离子液体聚合物合成对底物要求高，操作复杂，催化活性不够高需要长时间反应才能获得较好的产率等问题。

技术实现要素：

本发明的目的是针对现有技术的不足而提供的一种高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物的制备及其应，采用未官能团化的1,3-二苄基咪唑氯盐与1,4-对二氯苄在三氯化铁的催化作用下进行付克烷基化反应，得到的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物，在co2与环氧乙烷及其衍生物合成环状碳酸酯类化合物的反应中具有较高的催化活性，制备工艺简单，合成原料要求低，可通过调节原料比例控制比表面积、孔容等理化性质，产物选择性好，底物普适性强，反应条件温和，催化剂易分离回收，合成收率高。

实现本发明目的的具体技术方案是：一种高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物的制备，其特点是将1,3-二苄基咪唑氯盐与1,4-对二氯苄溶于1,2-二氯乙烷(clch2ch2cl)，在催化剂三氯化铁(fecl3)和60～90℃温度下进行下述反应结构式的付克烷基化反应，

反应结束后，将滤出物用甲醇洗涤、提纯后经真空干燥，得产物为高交联咪唑离子液体多孔有机聚合，所述1,3-二苄基咪唑氯盐与1,4-对二氯苄、三氯化铁和1,2-二氯乙烷摩尔体积比为1mmol:1～20mmol:1～50mmol:10-300ml；所述反应时间为12～30小时。

一种高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物的应用，其特点是该高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物在co2与环氧乙烷及其衍生物的反应中作为催化剂进行环状碳酸酯类化合物的合成反应，其反应结构式如下：

其中：r为烷基或芳基；

所述环状碳酸酯类化合物的合成反应是将环氧乙烷或其衍生物与催化剂高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物按摩尔质量比为15～50mmol:0.05～0.5g混合，通入0.1～2mpa的co2在70～150℃温度下反应1～10小时，反应结束后将催化剂滤出，得产物为环状碳酸酯类化合物，滤出的催化剂经洗涤、干燥后可重复使用，所述环氧乙烷或其衍生物为环氧乙烷、环氧丙烷、环氧氯丙烷、环氧溴丙烷、1,2-环氧己烷、1,2-环氧环己烷、烯丙基缩水甘油醚或氧化苯乙烯。

本发明与现有技术相比具有制备工艺简单，形成的多孔有机聚合物比表面积和孔容变化范围广，在co2与环氧乙烷及其衍生物反应中作为催化剂合成环状碳酸酯类化合物中催化活性高，易分离，可循环使用，是一种绿色经济的负载型离子液体催化剂，在co2利用领域有着巨大的发展潜力。

附图说明

图1为实施例1制备的产物sem图；

图2为实施例1制备的产物n2吸附-脱附等温曲线图。

具体实施方式

通过以下具体实施例对本发明作进一步的详细说明。

实施例1

称取0.28g1,3-二苄基咪唑氯盐、0.88g1,4-对二氯苄和1.62g三氯化铁催化剂溶于20ml1,2-二氯乙烷中，在80℃温度下反应24小时，反应结束后，将滤出物用甲醇洗涤三次后抽干，并在索氏提取器中用甲醇提取24小时后真空干燥，得0.9g产物为高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物。

参阅附图1，上述产物经扫描电子显微镜表征，所得聚合物的形貌为无定形多孔结构。

参阅附图2，上述产物经氮气吸附-脱附等温表征，其比表面积为353.9m²·g^-1，孔容为0.5cm³·g^-1。

实施例2

称取0.28g1,3-二苄基咪唑氯盐、1.65g1,4-对二氯苄和1.62g三氯化铁催化剂溶于30ml1,2-二氯乙烷中，在80℃温度下反应24小时，反应结束后，将滤出物用甲醇洗涤三次后抽干，并在索氏提取器中用甲醇提取24小时后真空干燥，得1.3g产物为高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物。

实施例3

称取0.28g1,3-二苄基咪唑氯盐、1.65g1,4-对二氯苄和3.24g三氯化铁催化剂溶于40ml1,2-二氯乙烷中，在80℃温度下反应24小时，反应结束后，将滤出物用甲醇洗涤三次后抽干，并在索氏提取器中用甲醇提取24小时后真空干燥，得1.7g产物为高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物。

实施例4

称取0.2g上述实施例1制备的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物与2.78g环氧氯丙烷放置在聚四氟乙烯内衬的反应釜中，然后通入压力为1mpa的co2，在110℃温度下反应4小时，反应结束后，将催化剂滤出，得产物为3-氯甲基碳酸丙烯酯，采用内标联苯，乙腈稀释，过滤，取样，gc测定其产率为99％，滤出的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物经乙腈、无水乙醚各洗涤三次、干燥后可重复使用。

实施例5

称取0.2g上述实施例2制备的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物与1.74g1,2-环氧丙烷放置在聚四氟乙烯内衬的反应釜中，然后通入压力为1mpa的co2，在110℃温度下反应4小时，反应结束后，将催化剂滤出，得产物为碳酸丙烯酯，采用内标联苯，乙腈稀释，过滤，取样，gc测定其产率为99％，滤出的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物经乙腈、无水乙醚各洗涤三次、干燥后可重复使用。

实施例6

称取0.2g上述实施例3制备的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物与1.74g1,2-环氧丙烷放置在聚四氟乙烯内衬的反应釜中，然后通入压力为1mpa的co2，在110℃温度下反应4小时，反应结束后，将催化剂滤出，得产物为碳酸丙烯酯，采用内标联苯，乙腈稀释，过滤，取样，gc测定其产率为99％，滤出的高交联咪唑离子液体多孔有机聚合物经乙腈、无水乙醚各洗涤三次、干燥后可重复使用。

以上各实施例只是对本发明做进一步说明，并非用以限制本发明专利，凡为本发明等效实施，均应包含于本发明专利的权利要求范围之内。