專(zhuān)利名稱(chēng)：一種采用雙功能化離子液體同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種采用集吸收和催化功能于一身的雙功能化離子液體，應(yīng)用于二氧化碳的同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化中，將二氧化碳高效轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯，為煙氣中二氧化碳的工業(yè)利用提供有潛力的方法。
背景技術(shù)：
隨著經(jīng)濟(jì)社會(huì)的快速發(fā)展，溫室效應(yīng)所帶來(lái)的氣候變化已經(jīng)越來(lái)越成為人類(lèi)所面臨的重大環(huán)境問(wèn)題。近些年來(lái)，二氧化碳作為一種主要的溫室氣體，其排放量逐年升高，力口劇了溫室效應(yīng)，嚴(yán)重影響了人類(lèi)生存和生態(tài)環(huán)境，其捕集、封存和利用引起了國(guó)內(nèi)外的廣泛關(guān)注。此外，二氧化碳還可以轉(zhuǎn)化為各種有機(jī)化工原料或化學(xué)燃料，是重要的碳一原料。因此，開(kāi)發(fā)集二氧化碳捕集和催化轉(zhuǎn)化功能于一體的高效技術(shù)是全球共同關(guān)注的熱點(diǎn)問(wèn)題。近些年來(lái)，離子液體由于具有穩(wěn)定性好、揮發(fā)性低、二氧化碳溶解能力強(qiáng)、可設(shè)計(jì)性等優(yōu)點(diǎn)，為發(fā)展二氧化碳的捕集和利用提供了很好的機(jī)會(huì)。目前，國(guó)內(nèi)外研究者在利用離子液體進(jìn)行CO2捕集或化學(xué) 轉(zhuǎn)化方面已進(jìn)行了較多的研究。其中，在CO2捕集方面，許多研究者研究了 CO2在不同離子液體中的物理吸收情況，表明CO2在離子液體中的溶解度在高壓下較大，常壓下較小。為了提高CO2的吸收容量，Davis等提出了采用胺基功能化離子液體捕集CO2的新策略，表明該離子液體在常壓下可吸收約0.5摩爾二氧化碳每摩爾離子液體。后來(lái)，許多研究者發(fā)展了其它含唑型陰離子、酚基陰離子、氨基酸陰離子等的陰離子功能化離子液體。在CO2的化學(xué)轉(zhuǎn)化方面，利用CO2和環(huán)氧化合物反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯是目前CO2資源化利用的一個(gè)研究熱點(diǎn)。在CO2和環(huán)氧化合物的環(huán)加成反應(yīng)中，主要催化劑包括:金屬配合物、金屬氧化物、季銨鹽、離子液體等。例如，張鎖江等研究表明，采用羥基功能化的含鹵素的離子液體催化該反應(yīng)，可明顯提高離子液體的催化活性。何良年等提出強(qiáng)堿衍生的含鹵素的質(zhì)子型離子液體是CO2環(huán)加成反應(yīng)的良好催化劑。盡管?chē)?guó)內(nèi)外在利用離子液體進(jìn)行CO2捕集或CO2轉(zhuǎn)化方面已有較多的報(bào)道，但是卻未見(jiàn)文獻(xiàn)報(bào)道利用離子液體作為雙功能催化劑同時(shí)進(jìn)行CO2捕集及其轉(zhuǎn)化的研究。這是因?yàn)榘坊δ芑x子液體等具有良好CO2吸收性能的捕集劑不能有效地催化CO2與環(huán)氧化合物的反應(yīng)；而含鹵素陰離子等的離子液體雖然是CO2轉(zhuǎn)化的高效催化劑，卻不能高效地吸收C02。因而，在傳統(tǒng)的工藝中，需要將煙氣中的CO2在常壓下利用一種離子液體進(jìn)行化學(xué)捕集，高溫下脫吸，得到的CO2加壓后再在另一種離子液體催化下與環(huán)氧化合物反應(yīng)，實(shí)現(xiàn)CO2的同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化；造成該工藝步驟長(zhǎng)，能耗高，且過(guò)程復(fù)雜。因此，需要發(fā)展一種能同時(shí)高效捕集及其轉(zhuǎn)化CO2的新方法，為煙氣中的二氧化碳的工業(yè)應(yīng)用提供新的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種采用雙功能化離子液體同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法，具體技術(shù)方案如下:
一種采用雙功能化離子液體同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法，以金屬螯合的胺型離子液體為吸收劑和催化劑，以環(huán)氧化合物為原料，合成環(huán)狀碳酸酯，反應(yīng)壓力為0.001 0.5 MPa，二氧化碳含量為1% 100%，反應(yīng)溫度為60°C 150°C，反應(yīng)時(shí)間為2 50小時(shí)。本發(fā)明所述的金屬螯合的胺型離子液體為二乙醇胺合鋰氯化物、二乙醇胺合鋰溴化物、二乙醇胺合鋰碘化物、二乙醇胺合鈉碘化物、二乙醇胺合鉀碘化物、二乙氧基乙二胺合鋰碘化物、二乙氧基乙二胺合鈉碘化物、二乙氧基乙二胺合鉀溴化物、二乙氧基乙二胺合鉀碘化物、二乙氧基乙二胺合鋰雙三氟磺酰亞胺、二乙烯三胺合鈉溴化物、二乙烯三胺合鋰溴化物、二乙烯三胺合鋰碘化物、三乙烯四胺合鈉溴化物、三乙烯四胺合鋰溴化物、三乙烯四胺合鋰碘化物、四乙烯五胺合鈉溴化物、四乙烯五胺合鋰溴化物、四乙烯五胺合鈉碘化物、四乙烯五胺合鋰碘化物、五乙烯六胺合鋰溴化物、五乙烯六胺合鈉溴化物、五乙烯六胺合鈉碘化物或五乙烯六胺合鋰碘化物中的一種。本發(fā)明所述的金屬螯合的胺型離子液體為二乙氧基乙二胺合鋰碘化物。本發(fā)明所述的環(huán)氧化合物為環(huán)氧苯乙烯、環(huán)氧環(huán)己烯、環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷中的一種。本發(fā)明所述的反應(yīng)壓力為0.02^0.2MPa。本發(fā)明所述的二氧化碳含量為10°/Γ20%。本發(fā)明所述的反應(yīng)溫度為80°C 120°C。本發(fā)明所述的反應(yīng)時(shí)間為2 24小時(shí)。本發(fā)明集中了離子液體的良好捕集性能和優(yōu)秀催化轉(zhuǎn)化性能，具有轉(zhuǎn)化率高，選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種較具工業(yè)應(yīng)用潛力的同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法。

與傳統(tǒng)方法相比，本發(fā)明所采用的方法是十分新穎的，具有如下特性:1)采用了雙功能的金屬螯合的胺型離子液體，實(shí)現(xiàn)了二氧化碳的同時(shí)捕集與高效轉(zhuǎn)化；2)避免了二氧化碳捕集后的脫吸操作，明顯縮短了工藝過(guò)程，降低了能耗消耗。
具體實(shí)施例方式以下通過(guò)具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行更為全面的描述。實(shí)施例1在一帶攪拌器、溫度計(jì)、冷凝器的250毫升三口瓶中，加入離子液體二乙氧基乙二胺合鋰碘化物3.0克和環(huán)氧苯乙烯30克，然后緩慢通入含10% 二氧化碳的氣體(其余為氮?dú)?，流量60ml/min，壓力0.1 MPa，反應(yīng)溫度為100°C，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，結(jié)果表明環(huán)氧苯乙烯的反應(yīng)轉(zhuǎn)化率為95%，環(huán)狀碳酸酯的選擇性為98%。實(shí)施例2-10類(lèi)似于實(shí)施例1，控制10%二氧化碳的氣體為0.1 MPa,流量為60ml/min，反應(yīng)溫度為100°c，反應(yīng)時(shí)間為24小時(shí)，環(huán)氧化合物與二氧化碳反應(yīng)的結(jié)果如下表(表I):表I不同離子液體種類(lèi)對(duì)二氧化碳捕集與轉(zhuǎn)化性能的影響
權(quán)利要求
1.一種采用雙功能化離子液體同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法，其特征是以金屬螯合的胺型離子液體為吸收劑和催化劑，以環(huán)氧化合物為原料，合成環(huán)狀碳酸酯，所述方法的反應(yīng)壓力為0.0Ol 0.5 MPa, 二氧化碳含量為1% 100%，反應(yīng)溫度為60V 150°C，反應(yīng)時(shí)間為2 50小時(shí)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于所述的金屬螯合的胺型離子液體為二乙醇胺合鋰氯化物、二乙醇胺合鋰溴化物、二乙醇胺合鋰碘化物、二乙醇胺合鈉碘化物、二乙醇胺合鉀碘化物、二乙氧基乙二胺合鋰碘化物、二乙氧基乙二胺合鈉碘化物、二乙氧基乙二胺合鋰溴化物、二乙氧基乙二胺合鉀碘化物、二乙氧基乙二胺合鋰雙三氟磺酰亞胺、二乙烯三胺合鈉溴化物、二乙烯三胺合鋰溴化物、二乙烯三胺合鋰碘化物、三乙烯四胺合鈉溴化物、三乙烯四胺合鋰溴化物、三乙烯四胺合鋰碘化物、四乙烯五胺合鈉溴化物、四乙烯五胺合鋰溴化物、四乙烯五胺合鈉碘化物、四乙烯五胺合鋰碘化物、五乙烯六胺合鋰溴化物、五乙烯六胺合鈉溴化物、五乙烯六胺合鈉碘化物或五乙烯六胺合鋰碘化物中的一種。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其特征在于所述的金屬螯合的胺型離子液體為二乙氧基乙二胺合鉀碘化物。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的環(huán)氧化合物為環(huán)氧苯乙烯、環(huán)氧環(huán)己烯、環(huán)氧氯丙烷或環(huán)氧丙烷中的一種。
5.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的反應(yīng)壓力為0.02、.2MPa。
6.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的二氧化碳含量為109Γ20%。
7.根據(jù) 權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的反應(yīng)溫度為80°C 120°C。
8.根據(jù)權(quán)利要求1或2或3所述的方法，其特征在于所述的反應(yīng)時(shí)間為2 24小時(shí)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種利用雙功能化離子液同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法，是以集捕集與催化功能于一身的金屬螯合型離子液體為吸收劑和催化劑，以環(huán)氧化合物為原料，來(lái)實(shí)現(xiàn)二氧化碳?xì)怏w的同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化，生成環(huán)狀碳酸酯。反應(yīng)壓力為0.001～0.5MPa，煙氣中二氧化碳含量為1%～100%，反應(yīng)溫度為60℃～150℃，反應(yīng)時(shí)間為2～50小時(shí)。該方法集中了離子液體的良好捕集性能和優(yōu)秀催化轉(zhuǎn)化性能，具有轉(zhuǎn)化率高，選擇性好等優(yōu)點(diǎn)，是一種較具工業(yè)應(yīng)用潛力的同時(shí)捕集與轉(zhuǎn)化二氧化碳的方法。
文檔編號(hào)C07D317/46GK103159731SQ201310053529
公開(kāi)日2013年6月19日 申請(qǐng)日期2013年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2013年2月19日
發(fā)明者王從敏, 羅小燕, 李浩然 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)