本發明涉及催化劑領域，具體地說，是涉及一種用于環氧化合物與二氧化碳加成制備碳酸亞烷基酯的催化劑的及其制備方法，以及環氧化合物與二氧化碳反應制備碳酸亞烷基酯方法。

背景技術：

1、碳酸亞烷基酯例如碳酸亞乙酯和碳酸亞丙酯是一種具有廣泛用途的有機化工原料，在工業中廣泛用作溶劑和稀釋劑。碳酸亞乙酯可用作紡織、印刷、高分子合成及電化學方面的溶劑，也可作為化妝品和藥物的原料以及相應二元醇的中間體。

2、工業上碳酸亞烷基酯一般是通過二氧化碳與相應的環氧烷在催化劑的作用下反應而制得。已發現的許多催化劑對此反應有催化效果，如過渡金屬配合物、主族元素配合物、季銨鹽、季鏻鹽和堿金屬鹽、離子液體、超臨界二氧化碳等催化體系。

3、kim等人研究了鹵化鋅與1-烷基-3-甲基-咪唑鎓鹵化物和含膦配體等均相催化體系對于反應的影響(angew.chem.int.ed.39(2000)4096-4098，chem.eur.j.9(2003)678-686，j.catal.232(2005)80-84)。反應過后，均相催化劑需要進行與產物的分離，而通過蒸餾使產物與均相催化劑分離可使碳酸亞烷基酯嚴重分解。

技術實現思路

1、為了解決以上現有技術中存在的催化劑活性低、難分離的問題，本發明提供一種用于碳酸亞烷基酯合成的催化劑的及其制備方法，以及環氧化合物與二氧化碳反應制備碳酸亞烷基酯方法。

2、本發明目的之一為提供一種用于碳酸亞烷基酯合成的催化劑，包含磁性無機化合物、有機高分子基體，其中有機高分子基體為功能化氯甲基樹脂基體。所述磁性無機化合物負載在所述有機高分子基體上。

3、根據本發明優選的實施方式，所述磁性無機化合物為磁性金屬氧化物，優選地，所述磁性金屬氧化物為氧化鎳、氧化鐵、氧化鈷中的至少一種。

4、根據本發明優選的實施方式，所述功能化氯甲基樹脂基體為含氮和/或硫和/或磷的活性中心化合物功能化的氯甲基樹脂。

5、其中，所述氯甲基樹脂為氯甲基改性聚苯乙烯樹脂、氯甲基改性聚乙烯樹脂、氯甲基改性羧酸基樹脂、氯甲基改性酚醛基樹脂中的至少一種。

6、所述活性中心化合物選自胺、吡啶、咪唑、喹啉、吡咯、吲哚、咔唑、噻唑、噻吩、膦腈、硫醇、硫醚、三氯化磷、三苯基膦中的至少一種。

7、根據本發明優選的實施方式，所述磁性無機化合物在催化劑中的質量含量為0.5～20％，優選為1～15％，例如可以為0.5％、1％、2％、5％、8％、10％、12％、15％、18％、20％等。

8、根據本發明優選的實施方式，所述活性中心化合物按氮和/或硫和/或磷在催化劑中的質量含量為2～20％，優選為3～15％，更優選為3～10％，例如可以為2％、3％、4％、5％、6％、7％、8％、9％、10％、12％、15％、18％、20％等。

9、本發明目的之二為提供所述用于碳酸亞烷基酯合成的催化劑的制備方法，包括以下步驟：

10、(1)將金屬鹽分散于溶劑中；

11、(2)將活性中心化合物溶解于溶劑中；

12、(3)將步驟(1)和(2)所得溶液混合，加入有機高分子基體，升溫進行反應；

13、(4)過濾、洗滌、干燥得到所述催化劑。

14、根據本發明優選的實施方式，步驟(1)和(2)中，所述溶劑為醇、葡萄糖中的至少一種，其中，醇優選為甲醇、乙醇、乙二醇、丙醇、丙二醇、丙三醇、丁醇、戊醇中的至少一種。

15、根據本發明優選的實施方式，所述金屬鹽為鐵、鈷、鎳的硫酸鹽、硝酸鹽或鹵化物中的至少一種。

16、根據本發明優選的實施方式，所述有機高分子基體為氯甲基樹脂，更優選為氯甲基改性聚苯乙烯樹脂、氯甲基改性聚乙烯樹脂、氯甲基改性羧酸基樹脂、氯甲基改性酚醛基樹脂中的至少一種。

17、根據本發明優選的實施方式，所述有機高分子基體為球形。

18、根據本發明優選的實施方式，所述有機高分子基體中氯含量大于5wt％，優選為7～25wt％。

19、根據本發明優選的實施方式，所述有機高分子基體的粒徑為0.1～3mm，優選為0.3～2mm。

20、根據本發明優選的實施方式，所述活性中心化合物選自胺、吡啶、咪唑、喹啉、吡咯、吲哚、咔唑、噻唑、噻吩、膦腈、硫醇、硫醚、三氯化磷中的至少一種。

21、根據本發明優選的實施方式，所述金屬鹽與有機高分子基體的質量比為0.001～0.5，優選為0.01～0.2，例如可以為0.001、0.005、0.01、0.02、0.03、0.04、0.05、0.06、0.07、0.08、0.09、0.1、0.15、0.2、0.25、0.3、0.35、0.4、0.45、0.5等。

22、根據本發明優選的實施方式，所述活性中心化合物與有機高分子基體的質量比為0.1～1，優選為0.2～1，例如可以為0.1、0.2、0.3、0.4、0.5、0.6、0.7、0.8、0.9、1等。

23、根據本發明優選的實施方式，步驟(3)中，反應溫度為30～200℃，反應升溫速率為1～20℃/min，反應時間為1～24h。

24、根據本發明更優選的實施方式，步驟(3)中，反應溫度為40～180℃，反應升溫速率為2～15℃/min，反應時間為2～20h。

25、具體地，步驟(3)中，反應溫度可為30℃、40℃、50℃、60℃、70℃、80℃、90℃、100℃、110℃、120℃、130℃、140℃、150℃、160℃、170℃、180℃、190℃、200℃等。

26、具體地，步驟(3)中，反應升溫速率可為1℃/min、2℃/min、3℃/min、4℃/min、5℃/min、6℃/min、7℃/min、8℃/min、9℃/min、10℃/min、11℃/min、12℃/min、13℃/min、14℃/min、15℃/min、16℃/min、17℃/min、18℃/min、19℃/min、20℃/min等。

27、根據本發明優選的實施方式，步驟(4)中，干燥溫度為70～150℃，干燥時間為2～48h。

28、根據本發明更優選的實施方式，步驟(4)中，干燥溫度為90～130℃，干燥時間為4～36h。

29、本發明目的之三為提供一種環氧化合物與二氧化碳反應制備碳酸亞烷基酯方法，包括在以上所述催化劑的存在下，以環氧化合物和二氧化碳為原料進行反應。

30、根據本發明優選的實施方式，所述環氧化合物為環氧烷烴，優選為環氧乙烷、環氧丙烷、環氧丁烷、環氧氯丙烷中的至少一種。

31、根據本發明優選的實施方式，所述催化劑與環氧化合物的質量比為(0.001～0.5):1，優選為(0.05～0.3):1。

32、根據本發明優選的實施方式，反應溫度為60～180℃，反應壓力為0.1～10.0兆帕。

33、根據本發明更優選的實施方式，反應溫度為80～170℃，反應壓力為1～8兆帕。

34、本發明所述的催化劑為磁分離復合高分子有機催化體系，該技術方案較好地解決了合成碳酸亞烷基酯的催化體系活性低、易流失問題，可用于碳酸亞烷基酯的工業生產中，具有催化劑活性高、選擇性高、可重復使用等特點。