CO2环加成过程中副产物溴乙醇的催化转化研究

CO2是温室气体之一,其在大气中快速大量积累直接导致了全球变暖和生态破坏等环境问题.从可再生碳资源利用的角度来讲,CO2是广泛存在、价廉易得的C1资源.以环氧乙烷(EO)和CO2为原料生产碳酸乙烯酯(EC)的工艺,具有高"原子经济"和"绿色化学"的优势,为C1资源的化学利用提供可行的工业方案.卤素离子型催化剂是该环加成反应的传统催化剂,但在反应过程中,催化剂中卤离子流失,生成副产物卤代醇分子,从而影响主产物碳酸乙烯酯的收率、增加了分离难度和对设备的要求.因此,开发理想的催化体系,将副产物卤代醇抑制并转化、促使其正向消耗十分必要.本工作设计开发了系列弱碱性离子液体,以溴乙醇(BE)为研究对象,在环加成反应条件(温度130℃、CO2压力3 MPa、反应时间3 h)下,添加弱碱性离子液体,实现了溴乙醇的原位转化.考察了不同的反应条件和不同碱性离子液体对溴乙醇转化的影响,包括离子液体种类、反应温度、压力环境、反应时间等因素,揭示了溴乙醇转化的反应规律,其中[Bu4P][HCO3]的效果最好;采用气体氛围和溶剂微环境调控不同反应路径,使BE的转化率可达20％～50％,添加EC后含溴共价键副产物减少,更有利于溴离子的生成.将卤素共价键转化为卤素离子,使环加成反应体系恢复了部分催化活性.该方法简单易行,能够实现CO2环加成的副反应路径的原位调控,完善CO2资源化利用体系,促进卤素离子的循环,具有重要的科学意义和应用价值.