一种二氧化碳转化材料的制备方法与应用

1.本发明属于二氧化碳碳中和利用领域，特别涉及一种二氧化碳转化材料的制备方法与应用。


背景技术：

2.二氧化碳作为地球上最丰富的c1资源之一，是一种无色无味无毒、不易燃烧、容易得到、可以再生、不助燃的气体，将其作为环境友好的原料来制备具有商业价值的化学品成为近些年来的研究热点。通过二氧化碳的固定可以转化为一些化学物质如有机碳酸酯、脲衍生物、恶唑烷酮、太阳能燃料和甲酸等有机物，不仅能够减少大气中二氧化碳的含量，同时又能得到具有商业价值的化工用品，带来经济效益。其中，二氧化碳与环氧化物环加成合成环状碳酸酯的过程因其原料价格低廉、具有100％原子利用率、符合“绿色化学”和“原子经济”的发展而成为最有前景和少数可工业化利用二氧化碳的途径之一。
3.离子液体是一类由特定的有机阳离子和无机阴离子组成的、在室温下或接近室温下呈液体状态的熔融盐。离子液体由于其特异的物理、化学性能可广泛应用于化学固定二氧化碳，特别是催化二氧化碳与环氧化物反应合成环状碳酸酯。金属盐具有简便易得、低毒、经济、结构多样等优点，己被广泛应用于活化环氧化物与二氧化碳的环加成反应。但是离子液体对二氧化碳的吸收和富集能力有限，在二氧化碳吸收转化反应过程中仍有局限性，而且液相离子液体在二氧化碳吸收转化完成后分离困难，不利于工业化应用。因此基于绿色化学与碳中和理念，生物质炭和离子液体的优势进行结合，在二氧化碳吸收转化应用中有很大的前景。在充分利用二氧化碳的同时，克服传统路线中催化活性低、反应条件苛刻以及催化剂制备过程繁琐等缺陷，开发出绿色、安全、高效的体系具有十分广阔的应用前景。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种低压二氧化碳转化材料的制备方法与应用，以解决上述背景技术中出现的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二氧化碳转化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
6.s1、制备藜蒿生物质炭，准好藜蒿材料，用水洗净，除去杂质，榨汁并去掉汁液，将残留物放入乙醇和水的混合液体中洗涤并浸泡一段时间，之后干燥，然后在惰性气体氛围中煅烧，得到藜蒿生物质炭。
7.s2、制备藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料，首先将藜蒿生物质炭分散于脂肪酸中，然后按摩尔比1:1加入吡咯和吡啶-4-甲醛，烘干除去脂肪酸酸，然后加入dmf分散溶解，并加入1-溴辛烷，加热回流搅拌，然后加入二价金属盐，60-100℃加热搅拌10-20h，过滤除去dmf，加入乙腈和febr3，60-100℃加热搅拌10-20h后除去乙腈，得到藜蒿生物质炭负载多金属离子液体二氧化碳转化材料。
8.优选的，所述步骤s1中，准备的藜蒿材料为选择无腐烂、无变质的藜蒿嫩茎。
9.优选的，所述步骤s1中，浸泡时间为浸泡1-10h。
10.优选的，所述步骤s1中，干燥方式为冷冻干燥。
11.优选的，所述步骤s1中，煅烧温度为400-700℃，煅烧时间为1-5h。
12.优选的，所述步骤s2中，脂肪酸为c2h5cooh。
13.优选的，所述步骤s2中，二价金属盐为febr2、cobr2、mnbr2、cubr2、znbr2中的一种或多种。
14.优选的，所述步骤2中，加入二价金属盐后，85℃搅拌12h。
15.优选的，所述步骤s2中，85℃搅拌24h后除去乙腈。
16.二氧化碳转化材料的应用方法，使用任一项所述的二氧化碳转化材料，将1.2g的氧化苯乙烯与50mg二氧化碳转化材料一次装入25ml的圆底烧瓶中，插入回流管，管口密封后抽真空，待瓶内空气抽尽后将低压二氧化碳气管插入管口，随后室温反应，待反应完成后将混合物离心后除去固体二氧化碳转化材料，二氧化碳转化材料干燥后下次使用。
17.本发明提供的生物质炭负载多金属离子液体不仅可以作为选择性吸附稀释二氧化碳良好吸附剂和转化催化剂，而且对低压二氧化碳与环氧化物的环加成反应具有良好的催化活性和选择性，反应结束后也易于分离再生，具有很好的工业化应用前景。
具体实施方式
18.为了使本技术领域人员更好地理解本发明的技术方案，并使本发明的上述特征、目的及优点更加清晰易懂，现结合实施例对本发明做进一步解释说明，应当指出的是，在此列出的所有实施例仅仅是说明性的，并不意味着对本发明范围进行限定。
19.实施例1
20.一种二氧化碳转化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
21.制备藜蒿生物质炭，选择无腐烂、无变质的藜蒿嫩茎，用水洗净，除去杂质，榨汁并去掉汁液，将残留物放入乙醇和水的混合液体中洗涤并浸泡8h，之后冷冻干燥，然后在惰性气体氛围中10℃每分钟升温至550℃煅烧2小时，得到藜蒿生物质炭。
22.制备藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料，首先将1g藜蒿生物质炭分散于c2h5cooh中，然后加入吡咯和吡啶-4-甲醛各0.001mol，真空干燥烘干除去脂肪酸酸，然后加入20ml的dmf分散溶解，并加入1-溴辛烷0.004mol，加热回流搅拌，然后加入0.001mol的febr2，85℃加热搅拌12h，过滤除去dmf，加入乙腈30ml和0.004mol的febr3，85℃加热搅拌24h后除去乙腈，得到藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料。
23.将1.2g的氧化苯乙烯与50mg二氧化碳转化材料一次装入25ml的圆底烧瓶中，插入回流管，管口密封后抽真空，待瓶内空气抽尽后将0.1大气压的二氧化碳气管插入管口，随后室温反应，待反应5h完成后将混合物离心后除去固体二氧化碳转化材料，二氧化碳转化材料干燥后下次使用，二氧化碳转化率86％。
24.实施例2
25.一种二氧化碳转化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
26.制备藜蒿生物质炭，选择无腐烂、无变质的藜蒿嫩茎，用水洗净，除去杂质，榨汁并去掉汁液，将残留物放入乙醇和水的混合液体中洗涤并浸泡10h，之后冷冻干燥，然后在惰
性气体氛围中5℃每分钟升温至530℃煅烧3小时，得到藜蒿生物质炭。
27.制备藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料，首先将2g藜蒿生物质炭分散于c2h5cooh中，然后加入吡咯和吡啶-4-甲醛各0.005mol，真空干燥烘干除去脂肪酸酸，然后加入50ml的dmf分散溶解，并加入1-溴辛烷0.02mol，加热回流搅拌，然后加入0.005mol的febr2，90℃加热搅拌10h，过滤除去dmf，加入乙腈50ml和0.02mol的febr3，85℃加热搅拌24h后除去乙腈，得到藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料。
28.将2g的氧化苯乙烯与50mg二氧化碳转化材料一次装入50ml的圆底烧瓶中，插入回流管，管口密封后抽真空，待瓶内空气抽尽后将常压的二氧化碳气管插入管口，随后室温反应，待反应6h完成后将混合物离心后除去固体二氧化碳转化材料，二氧化碳转化材料干燥后下次使用，二氧化碳转化率99.5％。
29.实施例3
30.一种二氧化碳转化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
31.制备藜蒿生物质炭，选择无腐烂、无变质的藜蒿嫩茎，用水洗净，除去杂质，榨汁并去掉汁液，将残留物放入乙醇和水的混合液体中洗涤并浸泡5h，之后冷冻干燥，然后在惰性气体氛围中8℃每分钟升温至500℃煅烧4小时，得到藜蒿生物质炭。
32.制备藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料，首先将2g藜蒿生物质炭分散于c2h5cooh中，然后加入吡咯和吡啶-4-甲醛各0.003mol，真空干燥烘干除去脂肪酸酸，然后加入40ml的dmf分散溶解，并加入1-溴辛烷0.012mol，加热回流搅拌，然后加入0.003mol的febr2，85℃加热搅拌10h，过滤除去dmf，加入乙腈50ml和0.02mol的febr3，85℃加热搅拌24h后除去乙腈，得到藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料。
33.将2g的氧化苯乙烯与50mg二氧化碳转化材料一次装入50ml的圆底烧瓶中，插入回流管，管口密封后抽真空，待瓶内空气抽尽后将二氧化碳和氮气1比10的浓度比例气管插入管口，随后室温反应，待反应6h完成后将混合物离心后除去固体二氧化碳转化材料，二氧化碳转化材料干燥后下次使用，二氧化碳转化率85.5％。
34.实施例4
35.一种二氧化碳转化材料的制备方法，其特征在于包括以下步骤：
36.制备藜蒿生物质炭，选择无腐烂、无变质的藜蒿嫩茎，用水洗净，除去杂质，榨汁并去掉汁液，将残留物放入乙醇和水的混合液体中洗涤并浸泡8h，之后冷冻干燥，然后在惰性气体氛围中10℃每分钟升温至550℃煅烧2小时，得到藜蒿生物质炭。
37.制备藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料，首先将2g藜蒿生物质炭分散于c2h5cooh中，然后加入吡咯和吡啶-4-甲醛各0.003mol，真空干燥烘干除去脂肪酸酸，然后加入40ml的dmf分散溶解，并加入1-溴辛烷0.012mol，加热回流搅拌，然后加入0.003mol的febr2，85℃加热搅拌10h，过滤除去dmf，加入乙腈50ml和0.02mol的febr3，85℃加热搅拌24h后除去乙腈，得到藜蒿生物质炭负载离子液体二氧化碳转化材料。
38.将2g的氧化苯乙烯与50mg二氧化碳转化材料一次装入50ml的圆底烧瓶中，插入回流管，管口密封后抽真空，待瓶内空气抽尽后将二氧化碳和氮气1比50的浓度比例气管插入管口，随后室温反应，待反应10h完成后将混合物离心后除去固体二氧化碳转化材料，二氧化碳转化材料干燥后下次使用，二氧化碳转化率83％。
39.上述仅对本发明中的几种具体实施例加以说明，但并不能作为本发明的保护范
围，凡是依据本发明中的设计精神所作出的等效变化或修饰或在官能团不变的情况下增加支链或将甲基替换为乙基等常规替换手段等，均应认为落入本发明的保护范围。