基于实时直接分析质谱技术的氯铝酸及其复合离子液体分析

经氯化亚铜改性的氯铝酸复合离子液体是碳四烷基化反应的优良催化剂,具有很高的催化活性和目标产物选择性.深入解析离子液体的组成、阴阳离子的形态及改性金属对酸中心结构的影响有助于烷基化反应机理的研究及催化剂的定向设计.首先,本工作开发了实时直接分析离子化方法,实现了氯铝酸及其复合离子液体的有效电离和直接分析.其次,通过与静电场轨道阱高分辨质谱联用、同位素峰法指认、多级质谱结构解析等对离子液体组成进行了准确表征,确定了酸性阴离子的存在形态,并明确鉴别出复合离子液体中Cu(Ⅰ)-Al(Ⅲ)双金属配位中心阴离子的存在.进而,借助高能碰撞解离技术对双金属配位中心阴离子[CuAlCl_5]~-和[CuAl_2Cl_8]~-的结构进行了解析.最后,依据质谱分析结果对复合离子液体的卓越催化性能进行了构效关系分析.本研究为Cu(Ⅰ)-Al(Ⅲ)双金属配位中心对复合离子液体优异催化活性的贡献提供了可靠依据,为深入研究复合离子液体催化碳四烷基化反应机理奠定了基础.     

复合离子液体催化碳四烷基化反应性的研究

合成了一种新型的酸性离子液体催化剂——复合离子液体，该离子液体的阴离子具有双金属的配位中心。同时，研究了复合离子液体催化异丁烷与丁烯烷基化反应的规律。结果表明，在搅拌速率大于1500r/min，反应低于20℃，烃酸比2∶1~3∶1，烷烯比大于15，反应停留5min~10min，使用丁烯-2为碳四烯烃反应原料下，复合离子液体催化碳四烷基化所得烷基化油的研究法辛烷值（RON）最高可达100以上，明显优于常规氯铝酸离子液体催化所得烷基化油的质量。     

氯铝酸室温离子液体系中HCl促进的苯的烷基化反应研究

研究了少量HCL调变的氯铝酸室温离子液体超强酸催化体系中，苯与碳-12烯以及氯甲烷的烷基化反应，对于前一反应，以溶有HCL的氯铝酸室温离子液体为催化剂与没有HCL的相比，反应的产物分布不同，而后一反应过程中有HCL生成，与纯ALCL3作催化剂相比，催化活性显著提高，实验结果还表明，生成的烷基化产物不溶于离子液体，因而易于分离，催化剂可以重复使用。     

Cu对离子液体异丁烷/丁烯烷基化反应选择性的影响研究

合成并表征了[BMIm]Cl-1.8AlCl3-0.5CuCl、[Et3NH]Cl-1.8AlCl3/CuAlCl4等离子液体,考察了含Cu离子液体等酸性催化剂中的异丁烷/丁烯烷基化反应,研究了Cu对离子液体烷基化选择性的影响。结果表明,Cu的引入对离子液体酸性的影响较小,不是反应选择性提高的主要原因,而烷基化过程中CuAlCl5-/CuAlCl4等配合物的存在,以及它们对2-丁烯的络合吸附是改善离子液体催化选择性的关键因素。相同反应条件下,[Et3NH]Cl-1.8AlCl3/CuAlCl4、[BMIm]Cl-1.8AlCl3/CuAlCl4等催化剂的三甲基戊烷选择性最高可达87.5%(质量分数),产物辛烷值100.5,明显优于硫酸、常规氯铝酸离子液体和复合离子液体等烷基化汽油辛烷值。     

离子液体中异丁烷/2-丁烯烷基化反应机理研究

以复合离子液体[Et_3NH]Cl-AlCl_3-CuCl为催化剂,在连续搅拌釜式反应器中进行了异丁烷与2-丁烯烷基化反应;利用氘代异丁烷同位素示踪法研究了催化反应机理。结果表明,在离子液体中异丁烷烷基化的反应诱导期较短;三甲基戊烷产物主要源于异丁烷的自烷基化、丁烷/丁烯的直接烷基化以及C_(12)~+中间体的裂化反应,而大部分二甲基己烷是仲丁基碳正离子与丁烯加成的产物。     

二氧化硅负载杂多酸对异丁烷与丁烯烷基化的催化作用Ⅱ.反应机理和催化剂失活的量子化学研究

 以杂多酸为催化剂,应用量子化学计算方法,从分子结构和微观角度研究了异丁烷与丁烯的多相催化反应过程及催化剂失活的原因,比较了液体酸和固体酸催化烷基化反应的差别. 结果表明,固体酸催化剂的失活问题不可避免,因而不可能长时期运转,必须配合催化剂的再生工艺才有可能实现工业化应用. 液体酸的酸中心强度较均匀,有利于催化烷基化反应,开发无毒无污染的新型液体酸烷基化催化剂也是一个良好的努力方向.     

离子液体催化甲苯选择性羰基化反应合成对甲基苯甲醛

 考察了卤化1-甲基-3-丁基咪唑氯铝酸盐类室温离子液体对甲苯选择性羰基化反应合成对甲基苯甲醛的催化性能. 采用乙腈探针红外光谱法测定了离子液体的酸类型(Brnsted/Lewis酸),并指示了离子液体的Lewis酸强度. 研究了离子液体的酸强度、反应温度、反应时间和CO压力的影响. 结果发现,该类离子液体对甲苯选择性羰基化反应的催化活性明显高于传统的B-L复合液体酸类和固体超强酸类催化剂; 使用离子液体催化剂显著地提高了甲苯选择性羰基化合成对甲基苯甲醛的产率,简化了产物与催化剂的分离. 当控制反应温度为50 ℃, CO压力为4.0 MPa, 反应时间为4 h时, ［bmim］Br/AlCl3催化甲苯的转化率可达96%,目标产物对甲基苯甲醛的产率达86%.     

新型室温离子液体六烷基胍盐的制备及性质

近年来 ,离子液体 (IL)作为“绿色”溶剂受到学术和工业界的关注 .英国 BP公司和法国的 IFP等研究机构从 2 0世纪 80年代起就开始探索离子液体作为溶剂与催化剂的可能性 ,至今在离子液体体系中已实现了许多催化反应 [1～ 5] .室温离子液体 (RTIL S)是指在常温下呈液态的熔盐体系 .通常由烷基吡啶或双烷基咪唑季铵阳离子与氯铝酸根、氟硼酸根及氟磷酸根等阴离子组成 .在季铵盐类离子液体中 ,咪唑盐的合成和应用研究尤为突出 .目前 ,对于既可作为溶剂又可作为催化剂的室温离子液体的合成和应用已成为研究热点 [6 ] ,如室温离子液体 [EMI…     

酸性离子液体催化的异丁烷/丁烯烷基化反应研究

以一系列酸性离子液体作为催化剂,考察了异丁烷/丁烯在不同离子液体中催化异丁烷与丁烯的烷基化反应,研究了离子液体在进行酸性和阴阳离子调整后对烷基化反应的影响.其中[MBSIM]OTf类离子液体催化所得目的产物三甲基戊烷含量最高可达69.8%,该类催化体系重复使用8次,催化性能没有明显下降.     

新型含苯基季铵盐型离子液体的制备及性能

以N,N-二甲基苯胺为原料,制备了含苯基的氯铝酸类季铵盐型离子液体,测定了其密度为1.35 g/cm~3,凝固点低于-15℃,具有一定的吸水性,溶于硝基苯、苯、乙酸乙酯和氯仿等极性溶剂,并考察了其在Friedel-Craft烷基化、酯化、缩合反应中的催化效果。结果表明,新型离子液体具有较好的催化性能。     

氯铝酸离子液体酸性的吡啶探针红外光谱研究

利用吡啶探针红外光谱法研究了氯铝酸离子液体的酸性,发现当氯铝酸离子液体A lC l3的摩尔分数x为0.4~0.5时,离子液体表现出弱Lew is酸的红外特性。对吡啶探针吸附Lew is酸位A l2C l7-、A lC l4-、A l2C l6和A lC l3的各振动模式红外特征峰峰位进行了归属,通过红外特征峰峰位置和峰面积可以指示离子液体的酸强度。利用吡啶探针递增吸附法考察了吡啶递增吸附对氯铝酸离子液体酸性位的影响。研究发现,当吡啶量增加到一定程度时,Py-A l2C l7-配位络合物容易与吡啶发生反应生成Py-A lC l4-和Py-A lC l3配位络合物,从而导致离子液体的吡啶吸附红外特征峰发生变化。     

离子液体降低FCC汽油烯烃体积分数的研究

向FCC汽油中分别加入两种与FCC汽油不互溶的Lewis超强酸性离子液体\[Bmim\]Cl-AlCl3 和 \[R4N\]Cl-AlCl3形成液-液两相催化降烯烃体系。结果表明：在汽油辛烷值基本保持不变的基础上,FCC汽油的烯烃体积分数分别下降14.7%和13.1%, 均达到我国新配方汽油规定的烯烃体积分数v<35%的新标准。对离子液体降低FCC汽油的机理及影响因素进行了详细研究。结果表明,正是由于具备Lewis超强酸性的离子液体催化的烯烃与烷烃的烷基化、烯烃与芳烃的烷基化以及烯烃的二聚反应使得FCC汽油中烯烃体积分数显著下降。     

酸性离子液体高选择性催化合成2,6-二甲基萘

研究了三乙胺氯铝酸盐(Et3NHCl-AlCl3)类离子液体催化剂的酸性及反应条件对1,2,4,5-四甲基苯与2-甲基萘转移烷基化合成2,6-二甲基萘(2,6-DMN)反应的影响规律.结果表明,通过调节Et3NHCl-AlCl3离子液体的酸强度和优化反应温度及反应时间等工艺条件可以高选择性地制备2,6-DMN.以Et3NHCl-AlCl3(x(AlCl3)=0.71)为催化剂,以环己烷为溶剂,在2-甲基萘∶四甲基苯摩尔比为1∶1和20℃的条件下反应6h,2-甲基萘的转化率可达48.8%,DMN的选择性和2,6-DMN占DMN的摩尔百分比分别达到81.2%和52.4%,2,6-DMN的收率可达20.8%.特别需要指出的是,在此优化条件下反应2h,2-甲基萘的转化率为3.7%时,2,6-DMN占DMN的摩尔百分比达到100%.以混合甲基萘和萘为转移烷基化反应原料时也高选择性地得到了2,6-DMN.对Et3NHCl-AlCl3的循环使用性能进行了考察,并分析了失活原因.     

大颗粒FCC汽油芳构化催化剂烧碳再生动力学研究

采用微型固定床反应器和气相色谱联合装置,研究了大颗粒FCC汽油芳构化催化剂的烧碳再生动力学和再生产物中CO2与CO的摩尔比.结果表明,大颗粒FCC汽油芳构化催化剂的烧碳反应速率与碳含量和氧分压的关系符合一级反应规律;但由于受内扩散的影响,其烧碳反应速率仅为本征烧碳反应速率的60%左右.在600 ℃～720 ℃再生产物中CO2/CO摩尔比随再生温度的增加而减小,720 ℃以后,该比值显著增大;随着氧分压的增加,CO2/CO摩尔比直线增加.     

离子液体超酸清洁催化苯的烷基化反应

研究了在具有Lewis酸性的离子液体体系中进行的苯与烯烃及卤代烃的烷基化反应.以氯化1-甲基-3-乙基咪唑(MEIC)、氯化1-丁基吡啶(BPC)、氯化l-甲基-3-丁基咪唑(MBIC)及盐酸三甲胺(TMHC)季铵盐分别与AlCl3原位合成法制备离子液体催化体系.结果表明:以上各种离子液体均有很高的催化活性,反应转化率在较短的时间内达到100%.其中TMHC-A1Cl3离子液体单烷基化选择性达98.6%.与AlCl3相比,催化活性显著提高,生成烷基化产物不溶于离子液体,因而易于分离,催化剂可重复使用.     

丙烯二聚催化剂的研究进展

综述了近年来丙烯二聚催化剂的研究进展,讨论了不同催化剂活性中心原子、助催化剂和辅助膦配体对催化反应活性和产物选择性的影响,比较了二聚反应中均相催化剂和非均相催化剂的催化反应机理.与此同时,结合多孔材料择形催化和离子液体的优点,提出了开发离子液体基丙烯二聚复合催化体系的新思路.     

复合离子液体中纤维素的催化分解

通过将酸性功能化离子液体与对纤维素具有溶解作用的离子液体进行复合, 构建了一类新型的高效催化纤维素分解的体系, 并采用热重(TG)分析方法, 研究了复合离子液体中纤维素的分解行为. 结果表明: 复合离子液体中纤维素的分解温度明显降低, 溶于离子液体中的纤维素可被酸性离子液体原位催化分解. 纤维素的分解温度受离子液体催化剂的酸性及纤维素在复合离子液体中的溶解度影响明显: 酸性越强, 溶解度越大, 纤维素的分解温度越低.     

六方沸石分子筛催化剂用于异丁烷与丁烯的烷基化

异构烷烃与烯烃的烷基化是炼油装置制备高辛烷值汽油添加剂的重要途径.目前传统工艺仍使用矿物酸如硫酸或氢氟酸作催化剂,由于该工艺存在着产物分离困难、设备腐蚀严重及环境污染问题,从60年代起国内外开始致力于新型固体酸催化剂的研究与开发工作,已报道的有离子交换树脂[1]、分子筛催化剂[2]及SO=4/MxOy型催化剂[3]等,在分子筛催化剂中已报道的有立方沸石[4]β-分子筛[5]、ZSM系列[5]、分子筛[5]、蒙脱石[5]及MCM-22[6]等,这些催化剂的共性是催化活性较高,但失活较快.目前对分子筛催化剂的研究主要集中在改进的立方沸石体系,而六方沸石催化剂催化异丁烷与丁烯烷基化反应尚未见报道.     

CuCl对Et3NHCl/AlCl3离子液体催化性能的影响

 用CuCl对Et3NHCl/AlCl3离子液体进行改性,并考察了其对异丁烷-丁烯烷基化反应的催化性能. 结果表明,烷基化油的收率达到178%,C8组分的含量达到85%,辛烷值(RON)达到94.8. 通过结构组成及电荷分布分析可知,在CuCl改性的Et3NHCl/AlCl3离子液体中形成了新的配位结构AlCl4CuCl-,它作为更好的碳正离子受体,在反应过程中可降低碳正离子的浓度,进而降低烯烃的聚合程度,抑制较长碳链烷烃的生成,改善烷基化油的组成.     

吗啉基功能化酸性离子液体催化苯酚-叔丁醇选择性烷基化反应

研究了吗啉基磺酸功能化离子液体催化苯酚与叔丁醇的烷基化反应.考察不同的功能化离子液体、反应时间、反应温度、苯酚与叔丁醇的摩尔比以及离子液体的用量等反应条件对烷基化反应的影响,并考察了离子液体的循环使用.研究结果表明离子液体用量为20%苯酚时,在最佳优化条件下苯酚的转化率和选择性分别为92.4%和64.1%;离子液体重复使用三次,其催化活性不变.