本发明涉及环保领域，具体关于一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法。
背景技术
随着人类活动加剧，大量的化石燃料被消耗，大气中二氧化碳浓度逐年增加，二氧化碳浓度的增加会导致温室效应的环境问题，资源化利用二氧化碳一直是技术研究者们关注的研究热点。
cn107354478a公开了一种微生物电合成系统实现二氧化碳资源化的方法。该发明提供一种利用微生物电合成系统还原二氧化碳的方法，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括proteobacteria，firmicutes和bacteroidetes。该发明还提供一种微生物电合成系统装置，包括至少一个阳极与至少一个阴极，其中阴极使用混合厌氧微生物，所述混合厌氧微生物包括proteobacteria，firmicutes和bacteroidetes。该发明提供的方法和装置可以利用常见电极材料实现二氧化碳还原成挥发性脂肪酸，在节约成本的同时，利用驯化富集的混菌体系产生有高附加值的物质，从而在环境、能源和资源三个方面达到良好的效果。
cn105884605a公开了一种二氧化碳资源化的方法，在纳米镍存在的条件下，将二氧化碳源与还原剂反应，得到甲酸或乙酸。与现有技术相比，该发明以纳米镍为催化剂催化完成二氧化碳的资源化，反应条件温和；催化选择性高，产物只有甲酸或乙酸，且两者皆为化工原料，具有广泛的应用价值；催化效率较高，催化活性受ph值影响较小，设备简单，成本较低。
cn204198863u公开了一种相界面电化学催化还原二氧化碳制备一氧化碳的装置，属于二氧化碳资源化利用与可再生能源储能技术领域。该装置包括相界面电解池、电解液循环系统和二氧化碳溶解吸收装置，所述二氧化碳溶解吸收装置阴极电解液出口连接到相界面电解池底部，相界面电解池中阴极电解液上部出口连接电解液循环系统，电解液循环系统通过泵流入到二氧化碳溶解吸收装置中。该装置中电解池的槽电压相对较低，电能效率相对较高。
以上发明或现有技术实现二氧化碳资源化一般是利用生物技术或者重金属催化剂催化，这些技术存在成本高，条件苛刻，金属回收难且再利用率低，且存在重金属的污染愈发严重的问题。
技术实现要素：
为了解决上述问题，本发明提供了一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法。
一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法，其技术方案如下：
按照质量份数，将80-100份的环氧化合物、1-5份的镧改性石墨烯催化剂、0.05-0.5份的4-二甲氨基吡啶、0.5-2.8份的羟基磷酸钙、0.6-1.2份的环糊精和0.5-2.8份的溴化铵加入到高压反应釜中，搅拌均匀后超声分散20-30min，然后关闭反应釜，抽真空，用二氧化碳置换反应釜内的空气，重复三次，然后保持釜内压力为0.5-5mpa，反应过程中保持压力稳定；然后加热到130-160℃，反应3-8h；完成反应后用200-300份的有机溶剂溶解产物，过滤出催化剂，然后用饱和食盐水洗涤液相3次，用干燥剂干燥，然后蒸干溶剂，即可得到目标产物环状碳酸酯。
所述的镧改性石墨烯催化剂按照以下方案制备：
按照质量份数，将0.5-2.5份的氧化石墨烯和100-150份的甲苯加入到反应釜中，超声分散40-60min，然后加入1-5份的5-溴戊基三甲氧基硅烷，在氮气保护下，加热到100-120℃，搅拌反应1-5h，然后加入0.5-3.5份的溴化钾和1.2-5.6份的三正丁胺，0.01-0.1份的三[双(三甲基硅)氨基]镧、0.05-0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.2-0.8份的三氟二甲基硫醚化硼、0.01-0.1份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.01-1份的2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、继续反应15-30h，然后离心过滤，将改性石墨烯分离，使用乙醇洗涤后干燥，即可得到所述的镧改性石墨烯催化剂。
所述的环氧化合物为环氧丙烷或甲基环氧丙烷或环氧丙酸或环氧丁烯或环氧丙酰胺。
所述的有机溶剂为乙酸乙酯或乙酸丁酯或乙醚。
所述的干燥剂为元明粉或无水硫酸镁或无水氯化钙。
本发明方法公开的一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法，本方法使用环氧化合物在镧改性石墨烯催化剂、4-二甲氨基吡啶、羟基磷酸钙、环糊精和溴化铵共同催化作用下与二氧化碳合成环状碳酸酯。本方法成本低廉，反应条件温和，不使用重金属催化剂，不存在金属回收污染问题，使用的一种镧改性石墨烯催化剂克服季铵盐分离难和活性低的问题，是一种新型、绿色、高效、循环性和稳定性好的碳基催化剂。
具体实施方式
下面通过具体实施例对该发明作进一步说明：
实施例1
一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法，其技术方案如下：
按照质量份数，将90份的环氧化合物、3份的镧改性石墨烯催化剂、0.25份的4-二甲氨基吡啶、1.8份的羟基磷酸钙、0.9份的环糊精和1.8份的溴化铵加入到高压反应釜中，搅拌均匀后超声分散25min，然后关闭反应釜，抽真空，用二氧化碳置换反应釜内的空气，重复三次，然后保持釜内压力为2.5mpa，反应过程中保持压力稳定；然后加热到140℃，反应5h；完成反应后用250份的有机溶剂溶解产物，过滤出催化剂，然后用饱和食盐水洗涤液相3次，用干燥剂干燥，然后蒸干溶剂，即可得到目标产物环状碳酸酯。
所述的镧改性石墨烯催化剂按照以下方案制备：
按照质量份数，将1.5份的氧化石墨烯和120份的甲苯加入到反应釜中，超声分散50min，然后加入3份的5-溴戊基三甲氧基硅烷，在氮气保护下，加热到110℃，搅拌反应3h，然后加入2.5份的溴化钾和3.6份的三正丁胺，0.03份的三[双(三甲基硅)氨基]镧、0.2份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.5份的三氟二甲基硫醚化硼、0.05份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.3份的2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、继续反应20h，然后离心过滤，将改性石墨烯分离，使用乙醇洗涤后干燥，即可得到所述的镧改性石墨烯催化剂。
所述的环氧化合物为环氧丙烷。
所述的有机溶剂为乙酸乙酯。
所述的干燥剂为元明粉。
本实验环状碳酸酯收率为93.19%，二氧化碳转化率为97.69%。
实施例2
一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法，其技术方案如下：
按照质量份数，将80份的环氧化合物、1份的镧改性石墨烯催化剂、0.05份的4-二甲氨基吡啶、0.5份的羟基磷酸钙、0.6份的环糊精和0.5份的溴化铵加入到高压反应釜中，搅拌均匀后超声分散20min，然后关闭反应釜，抽真空，用二氧化碳置换反应釜内的空气，重复三次，然后保持釜内压力为0.5mpa，反应过程中保持压力稳定；然后加热到130℃，反应3h；完成反应后用200份的有机溶剂溶解产物，过滤出催化剂，然后用饱和食盐水洗涤液相3次，用干燥剂干燥，然后蒸干溶剂，即可得到目标产物环状碳酸酯。
所述的镧改性石墨烯催化剂按照以下方案制备：
按照质量份数，将0.5份的氧化石墨烯和100份的甲苯加入到反应釜中，超声分散40min，然后加入1-份的5-溴戊基三甲氧基硅烷，在氮气保护下，加热到100℃，搅拌反应1h，然后加入0.5份的溴化钾和1.2份的三正丁胺，0.01份的三[双(三甲基硅)氨基]镧、0.05份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.2份的三氟二甲基硫醚化硼、0.01份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.01份的2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、继续反应15h，然后离心过滤，将改性石墨烯分离，使用乙醇洗涤后干燥，即可得到所述的镧改性石墨烯催化剂。
所述的环氧化合物为甲基环氧丙烷。
所述的有机溶剂为乙酸丁酯。
所述的干燥剂为无水硫酸镁。
本实验环状碳酸酯收率为92.07%，二氧化碳转化率为96.97%。
实施例3
一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法，其技术方案如下：
按照质量份数，将100份的环氧化合物、5份的镧改性石墨烯催化剂、0.5份的4-二甲氨基吡啶、2.8份的羟基磷酸钙、1.2份的环糊精和2.8份的溴化铵加入到高压反应釜中，搅拌均匀后超声分散30min，然后关闭反应釜，抽真空，用二氧化碳置换反应釜内的空气，重复三次，然后保持釜内压力为5mpa，反应过程中保持压力稳定；然后加热到160℃，反应8h；完成反应后用300份的有机溶剂溶解产物，过滤出催化剂，然后用饱和食盐水洗涤液相3次，用干燥剂干燥，然后蒸干溶剂，即可得到目标产物环状碳酸酯。
所述的镧改性石墨烯催化剂按照以下方案制备：
按照质量份数，将2.5份的氧化石墨烯和150份的甲苯加入到反应釜中，超声分散60min，然后加入5份的5-溴戊基三甲氧基硅烷，在氮气保护下，加热到120℃，搅拌反应5h，然后加入3.5份的溴化钾和5.6份的三正丁胺，0.1份的三[双(三甲基硅)氨基]镧、0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.8份的三氟二甲基硫醚化硼、0.1份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、1份的2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、继续反应30h，然后离心过滤，将改性石墨烯分离，使用乙醇洗涤后干燥，即可得到所述的镧改性石墨烯催化剂。
所述的环氧化合物为环氧丙酸。
所述的有机溶剂为乙醚。
所述的干燥剂为无水氯化钙。
本实验环状碳酸酯收率为94.62%，二氧化碳转化率为98.79%。
实施例4
一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法，其技术方案如下：
按照质量份数，将80份的环氧化合物、1份的镧改性石墨烯催化剂、0.05份的4-二甲氨基吡啶、0.5份的羟基磷酸钙、0.6份的环糊精和0.5份的溴化铵加入到高压反应釜中，搅拌均匀后超声分散20min，然后关闭反应釜，抽真空，用二氧化碳置换反应釜内的空气，重复三次，然后保持釜内压力为0.5mpa，反应过程中保持压力稳定；然后加热到130℃，反应3h；完成反应后用200份的有机溶剂溶解产物，过滤出催化剂，然后用饱和食盐水洗涤液相3次，用干燥剂干燥，然后蒸干溶剂，即可得到目标产物环状碳酸酯。
所述的镧改性石墨烯催化剂按照以下方案制备：
按照质量份数，将2.5份的氧化石墨烯和150份的甲苯加入到反应釜中，超声分散60min，然后加入5份的5-溴戊基三甲氧基硅烷，在氮气保护下，加热到120℃，搅拌反应5h，然后加入3.5份的溴化钾和5.6份的三正丁胺，0.01份的三[双(三甲基硅)氨基]镧、0.5份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.2份的三氟二甲基硫醚化硼、0.1份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、1份的2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、继续反应30h，然后离心过滤，将改性石墨烯分离，使用乙醇洗涤后干燥，即可得到所述的镧改性石墨烯催化剂。
所述的环氧化合物为环氧丁烯。
所述的有机溶剂为乙醚。
所述的干燥剂为元明粉。
本实验环状碳酸酯收率为93.86%，二氧化碳转化率为98.07%。
实施例5
一种用新型催化剂催化二氧化碳合成环状碳酸酯的方法，其技术方案如下：
按照质量份数，将100份的环氧化合物、5份的镧改性石墨烯催化剂、0.5份的4-二甲氨基吡啶、2.8份的羟基磷酸钙、1.2份的环糊精和2.8份的溴化铵加入到高压反应釜中，搅拌均匀后超声分散30min，然后关闭反应釜，抽真空，用二氧化碳置换反应釜内的空气，重复三次，然后保持釜内压力为5mpa，反应过程中保持压力稳定；然后加热到160℃，反应8h；完成反应后用300份的有机溶剂溶解产物，过滤出催化剂，然后用饱和食盐水洗涤液相3次，用干燥剂干燥，然后蒸干溶剂，即可得到目标产物环状碳酸酯。
所述的镧改性石墨烯催化剂按照以下方案制备：
按照质量份数，将0.5份的氧化石墨烯和100份的甲苯加入到反应釜中，超声分散40min，然后加入1-份的5-溴戊基三甲氧基硅烷，在氮气保护下，加热到100℃，搅拌反应1h，然后加入0.5份的溴化钾和1.2份的三正丁胺，0.1份的三[双(三甲基硅)氨基]镧、0.05份1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯、0.8份的三氟二甲基硫醚化硼、0.01份的6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮、0.01份的2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸、继续反应15h，然后离心过滤，将改性石墨烯分离，使用乙醇洗涤后干燥，即可得到所述的镧改性石墨烯催化剂。
所述的环氧化合物为环氧丙酰胺。
所述的有机溶剂为乙酸丁酯。
所述的干燥剂为水氯化钙。
本实验环状碳酸酯收率为93.59%，二氧化碳转化率为97.28%。
对比例1
不加镧改性石墨烯催化剂，其它同实施例1。
本实验环状碳酸酯收率为75.33%，二氧化碳转化率为70.57%。
对比例2
不加三[双(三甲基硅)氨基]镧，其它同实施例1。
本实验环状碳酸酯收率为81.32%，二氧化碳转化率为86.39%。
对比例3
不加1-(6-氯-3-哒嗪基)哌啶-4-甲酸甲酯，其它同实施例1。
本实验环状碳酸酯收率为89.17%，二氧化碳转化率为91.37%。
对比例4
不加三氟二甲基硫醚化硼，其它同实施例1。
本实验环状碳酸酯收率为86.17%，二氧化碳转化率为89.29%。
对比例5
不加6-氨基-2,3-二氢茚-1-酮，其它同实施例1。
本实验环状碳酸酯收率为87.29%，二氧化碳转化率为90.34%。
对比例6
不加2-丙烯醯胺基-2-甲基丙磺酸，其它同实施例1。
本实验环状碳酸酯收率为87.29%，二氧化碳转化率为90.34%。