KIT-5负载离子液体催化甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲醛二甲醚

采用包埋法将离子液体封装在分子筛KIT-5孔笼内,制备了四种负载型离子液体催化剂,用于甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲醛二甲醚(PODE_n),研究了不同条件对三聚甲醛转化率和目标产物PODE_(3-5)选择性的影响。结果表明,催化合成PODEn的最佳反应条件为:反应时间2 h、100℃、甲缩醛与三聚甲醛物质的量比1.5、催化剂含量3%,在此条件下,四种催化剂均表现出了很好的催化效果。与离子液体催化剂相比,负载型催化剂的催化活性基本保持不变,而且性能稳定,可多次使用,具有一定的实用价值。     

酸功能化离子液体催化合成柠檬酸三丁酯

合成并表征了酸功能化离子液体,用于催化合成柠檬酸三丁酯(TBC).通过考察各种离子液体的催化活性及重复使用性能,选定酸功能化离子液体[HSO3-pmim]HSO4为催化合成TBC的催化剂.研究了催化剂用量、醇酸摩尔比、反应时间等因素对酯化反应的影响,得到其较佳工艺条件为:催化剂用量为反应物总质量的8·0%,醇酸摩尔比为5·5∶1,反应温度110~150℃,反应时间3h.此条件下,酯化率达到99·0%.分离出的离子液体未经任何处理重复使用8次后,酯化率仍为95·2%.     

含吡啶配体的钌催化剂合成及在离子液体中开环易位聚合反应

合成了离子液体负载的钌催化剂, 考察了该催化剂在离子液体中对极性环烯烃单体的开环易位聚合(ROMP)反应规律. 首先设计合成含离子液体的吡啶配体1,2-二甲基-3-己氧基吡啶六氟磷酸盐咪唑离子液体配体, 利用其与Grubbs第二代催化剂配位反应, 制备离子液体负载的钌催化剂, 通过1H, 13C NMR等方法对合成的化合物和催化剂进行表征. 催化剂中与钌连接的苯亚甲基上氢(RuCH—Ph) 的振动峰由原来Grubbs第二代催化剂的δ 19.2移至δ 18.6, 表明得到了新的催化剂, ICP测定催化剂混合物中纯催化剂的质量分数为36.2%. 该催化剂易溶于丙酮、甲醇及咪唑类离子液体等极性溶剂, 解决了Grubbs催化剂不溶于离子液体的问题, 实现了在纯离子液体中均相ROMP反应. 考察了催化剂对极性单体5-羟基环辛烯在离子液体[BMIm]BF4中的ROMP反应规律, 研究了离子液体中ROMP反应动力学.     

双核离子液体的合成及其对酯化反应的催化活性

合成了双-(3-甲基-1-咪唑)亚丁基双对甲苯磺酸盐(Im-PTSA)、双-(3-甲基-1-咪唑)亚丁基双硫酸氢盐(Im-HSO4)、双-(1-吡啶)亚丁基双对甲苯磺酸盐(Py-PTSA)、双-(1-吡啶)亚丁基双硫酸氢盐(Py-HSO4)等4种功能化双核离子液体.分别采用红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(1H NMR)对合成的离子液体进行结构分析;采用热重(TG)测试了离子液体的热稳定性;此外,考察了离子液体的酸性和溶解性.以丁二酸和乙醇的酯化反应考察了4种离子液体的催化活性,结果表明:当n(C4H6O4)∶n(C2H5OH)=1∶3,催化剂Im-PTSA量占总质量的1.90%,反应温度70℃,反应时间2.5 h,酯收率可达93.6%,选择性达100%,且离子液体经真空干燥重复使用8次,催化活性没有明显降低.以奥氏体316 L不锈钢为试样,考察了双核功能化离子液体的腐蚀性,与浓硫酸进行对比,其对钢试样的腐蚀率不到浓硫酸的1/10.以双-(3-甲基-1-咪唑)亚丁基双对甲苯磺酸盐(Im-PTSA)为催化剂,考察了一元有机酸和二元有机酸与系列醇的酯化反应,均获得较高的酯收率和选择性,反应结束后产品与催化剂自动分层,简化了分离,有望成为一种具有发展潜力的酯化催化剂.     

离子液体负载钌络合物的合成及其催化环烯烃开环易位聚合

设计合成了含离子液体的吡啶配体1,2-二甲基-3-乙氧基吡啶六氟磷酸盐咪唑离子液体,在丙酮∶石油醚=3∶1的混合溶剂制备了含咪唑的离子液体.该离子液体可以做配体与Grubbs第二代催化剂反应,制备离子液体负载的钌催化剂,利用(1H,13C,31P)-NMR、元素分析等方法对合成的化合物和催化剂进行表征,催化剂中与钌连接的苯亚甲基上氢(RuCH—Ph)的振动峰由原来第二代催化剂的δ=19.2移至δ=16.27,在δ=-143.3处只出现PF6-中磷的信号峰,PCy3的信号消失,表明PCy3已经被置换完全,得到了新的催化剂.通过ICP测定含吡啶配体的离子液体负载的催化剂在混合物中的含量为14wt%.该催化剂在丙酮、甲醇、咪唑类离子液体等极性溶剂中易于溶解,解决了Grubbs催化剂在离子液体中不溶解的问题,实现了在纯离子液体中均相ROMP反应.考察了催化剂对不同极性单体在离子液体[BMIm]BF4中的开环易位聚合反应,非极性的环辛烯、含有中等极性取代基的5-羟基环辛烯单体以及含强极性取代基的5-腈基-2-降冰片烯单体的转化率分别为96%、73%和51.7%.利用凝胶渗透色谱(GPC)测定了聚合物的分子量及分子量分布.     

大孔强酸性阳离子交换树脂催化甲缩醛和三聚甲醛合成聚甲醛二甲醚的研究

以大孔强酸性阳离子交换树脂(CT175)为催化剂,催化甲缩醛和三聚甲醛反应得到聚甲醛二甲醚(PODEn)。考察了催化剂种类、温度、时间、压力、催化剂用量、原料配比对反应的影响,并研究了催化剂的重复使用性能。结果表明,反应最佳条件为:m甲缩醛:m三聚甲醛=2.5:1,催化剂用量7.5wt%,温度90℃,时间0.5h,压力1.5MPa。在最优条件下,三聚甲醛的转化率达89.0%,PODE3-8的选择性为64.2%。催化剂重复使用20次后,催化活性无明显变化。     

MCF固载离子液体催化CO2合成碳酸丙烯酯的研究

通过原位合成法将[(EtO)3SiPMIm]Cl固载在MCF材料上,制得MCF固载化离子液体催化剂[(EtO)3Si PMIm]Cl/MCF。用N2吸附-脱附、TEM和FT-IR等手段表征催化剂,并考察其在CO2与环氧丙烷(PO)环加成合成碳酸丙烯酯(PC)反应中的催化性能。结果表明,嫁接等量离子液体后,MCF固载化离子液体催化剂体系对CO2环加成合成PC反应的催化活性高于SBA-15催化剂体系。在2.5MPa、140℃反应条件下,PO的转化率高达85.4%,且催化剂具有良好的循环使用性。     

有序介孔碳CMK-3负载离子液体催化CO2与环氧化物合成环状碳酸酯

采用有序介孔碳CMK-3为载体负载咪唑类离子液体制得CMK-3-IL催化剂,用X射线衍射(XRD)、透射电子显微镜(TEM)、N2吸附、热重分析和元素分析等手段表征了催化剂样品,并考察了CMK-3-IL催化剂催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反应性能。结果表明,离子液体被成功的负载到CMK-3载体上,CMK-3负载离子液体后孔道结构没有被破坏,但孔体积、孔径和比表面积均有所下降。催化实验表明,在120℃、2 MPa的条件下反应6 h,环氧丙烷转化率达到64%,碳酸丙烯酯选择性高达99%。     

Al-MCM-41负载离子液体双酸位催化剂及制备生物柴油

采用不同硅铝比的MCM-41负载离子液体,制备得到一系列负载型双酸位催化剂,并用XRD、FTIR、N₂-吸脱附、热重分析及TEM对其进行表征,以大豆油与甲醇的酯交换反应为探针实验考察了其催化活性。结果表明,离子液体成功固载于介孔分子筛并能保持其介孔结构,且在酯交换反应中表现出良好的反应活性。在ILs负载量为30%,醇油物质的量的比为36:1,140℃下反应5h,生物柴油收率在90%以上;而分子筛中Al的引入为活性组分离子液体构建了有益的酸环境,促进了其催化活性的提高;与均相离子液体相比,负载型催化剂又能明显提高生物柴油的收率,且回收利用4次后,生物柴油收率仍接近88%。     

室温离子液体中乙酸钠和氯苄催化合成乙酸苄酯

在多种1,3-二烷基咪唑和烷基吡啶室温离子液体中考察了较温和条件下乙酸 钠和氯化苄作用合成乙酸苄酯反应。在反应温度下（60 ℃）,熔融的三水合乙酸 钠与离子液体相混溶,氯苄同乙酸钠作用得到乙苄酯,它与四氟硼酸1-乙基-3-甲 基咪唑离子液体不溶而分层。反应结束后产物乙酸苄酯可直接倾析得到,乙酸苄酯 产率达到90%,纯度超过99%。此离子液体催化体系简化了产物分离,离子液体可以 重复使用。     

分子筛催化剂上甲醇与三聚甲醛缩合制聚甲醛二甲醚

对HY、HZSM-5、Hβ和HMCM-22分子筛催化剂上甲醇与三聚甲醛缩合制聚甲醛二甲醚（PODE_n或DMM_n）的反应性能进行了研究,考察了分子筛种类和酸性对产物分布的影响。结果显示,以酸性分子筛为催化剂,甲醇与三聚甲醛可缩合得到聚甲醛二甲醚。HY分子筛上反应产物主要为短链的甲缩醛（DMM）;HZSM-5和Hβ分子筛上产物以DMM₁~3为主,其柴油添加剂组分DMM₃~8的收率分别为6.40%和13.78%;HMCM-22分子筛为催化剂时,长链的聚合物收率明显增加,其柴油添加剂组分DMM₃~8的收率可以达到29.39%。NH₃-TPD表征结果表明催化剂表面的酸性对产物分布有着明显的影响：表面弱酸位有利于短链产物DMM的生成,而中等强度的表面酸性位则能促进柴油添加组分DMM₃~8的生成。     

酸功能化离子液体催化合成聚缩醛二甲醚

对以酸功能化离子液体[Hnmp]HSO4、[Hnmp]H2PO4、[Hnmp]PTSA和[PyN(CH2)3SO3H]HSO4催化三聚甲醛和甲醇缩合制备聚缩醛二甲醚(PODEn,n1)的反应进行了研究,考察了催化剂用量、物料配比、温度和时间等对反应活性的影响。结果表明,离子液体的催化活性与其酸性相关。[PyN(CH2)3SO3H]HSO4具有较高的催化活性;当[PyN(CH2)3SO3H]HSO4的用量为2.0%、甲醇和三聚甲醛的物质的量比为2.0、反应温度110℃、反应压力2.0 MPa、反应时间6 h时,三聚甲醛的转化率和PODE3~8的选择性分别为97.69%和32.54%。反应结束后,[PyN(CH2)3SO3H]HSO4与产物可自动分成两相。     

HZSM-5/SAPO-11负载Cr_2O_3催化转化LPG制低碳烯烃活性研究

SAPO-11晶化液中预置HZSM-5合成了HZSM-5(核)/SAPO-11(壳)复合分子筛。以复合分子筛为载体负载10%Cr_2O_3,研究了其孔分布、酸性质及其对液化石油气(LPG)转化制乙烯和丙烯反应的催化性能。结果表明,复合分子筛由HZSM-5表面包覆不同厚度的SAPO-11微晶组成,随着晶化时间延长,复合分子筛壳层厚度增加。复合分子筛负载Cr_2O_3催化剂的介孔率先增加后降低;弱酸量先增加后降低,强酸强度增加,强酸量先降低后增加,强酸密度减小。复合分子筛载体在LPG选择转化反应中催化性能优于单个分子筛和机械混合分子筛,其中,晶化12 h合成样品负载Cr_2O_3用于LPG转化反应对原料总转化率和乙烯+丙烯选择性最高,分别为42.63%和65.89%,CH_4和C_(5+)选择性分别为6.32%和15.48%。通过控制晶化时间可调变壳层厚度、复合分子筛介孔率以及酸性质,改善产物分布。     

MgO改性HZSM-5型分子筛对合成LPG的影响

以Mg(NO3)2.6H2O乙醇溶液等体积浸渍分子筛HZSM-5进行改性,与自制的甲醇催化剂(MeLi)机械混合制得合成液化石油气(LPG)双功能催化剂。通过NH3-TPD对改性HZSM-5分子筛酸性表征,在固定床单管反应器上,研究MgO在催化剂中含量对一步法合成LPG的影响,并对催化剂进行寿命实验。结果表明,随着MgO在催化剂中含量的升高,HZSM-5的强酸强度随之降低;MgO在HZSM-5中质量分数在0.25%~1.00%时,催化剂的效果最佳。改性HZSM-5作为脱水催化剂,可提高目标产物的含量,同时大幅度提升催化剂的寿命及稳定性。     

硅胶固定功能化离子液体的制备及其在5-羟甲基糠醛合成中的应用

通过γ-氯丙基三甲氧基硅烷将磺基功能化离子液体-N-磺丙基咪唑盐化学键合到微球硅胶上,制得微球硅胶固定化离子液体(IL3). 用FTIR、TG、~(13)C NMR、SEM、BET及酸度测定等测试技术对IL3进行了表征,并考察其在果糖脱水合成5-羟甲基糠醛(HMF)过程中的催化性能. 研究结果表明,氯丙基三甲氧基硅烷可以将磺基功能化咪唑型离子液体化学键合到微球硅胶上. 微球硅胶固定化磺基咪唑离子液体能有效催化果糖脱水生成HMF. 果糖在固载率45.4%的IL3催化下、乙二醇甲醚(EGME)溶剂中、115 ℃反应5 h,HMF收率可达82.1%. 催化剂循环使用4次后,HMF的收率下降为53.0%.     

Brønsted酸性离子液体催化合成聚甲醛二甲醚的研究

合成并表征了两种Brønsted酸性离子液体N-甲基-2吡咯烷酮硫酸氢盐([Hnmp]HSO₄)和N-甲基-2吡咯烷酮对甲苯磺酸盐([Hnmp]PTSA),对两种离子液体在由甲缩醛和多聚甲醛缩合制备聚甲醛二甲醚(DMM_n,n > 1)反应中的催化性能进行了研究.结果显示,离子液体的催化活性与其酸性相关,离子液体[Hnmp]HSO₄具有较高的催化活性;当离子液体[Hnmp]HSO₄ 的用量为2.0%(质量分数)、m(甲缩醛)/m(多聚甲醛)= 2.00、反应温度110℃、反应时间6 h时,甲缩醛的转化率和DMM_3~8 的选择性分别为52.28%和49.18%.反应结束后,离子液体[Hnmp]HSO₄与产物自动分成两相,且该离子液体的稳定性好,重复使用五次后仍有较高的催化活性.     

助剂对泡沫金属微反应器内二甲醚水蒸气重整制氢的影响

采用共沉淀耦合机械混合法制备了CuO-ZnO-Al₂O₃/HZSM-5双功能催化剂用于二甲醚水蒸气重整制氢的研究,结合BET、H₂-TPR、XRD、SEM等表征手段,在泡沫金属微反应器内考察助剂Cr、Zr、Ce、Co对双功能催化剂催化性能的影响。研究结果表明,加入Cr助剂后, 可以有效降低催化剂的平均孔径和还原温度,并抑制催化剂制备过程中氢氧化锌晶相的形成,催化剂的低温催化性能明显提高,二甲醚的转化率和氢收率在较低温度下即可分别达到99%和95%,表现出了良好的低温反应活性。考察了反应温度、空速和水醚比等条件对二甲醚水蒸气重整催化剂催化活性的影响,在250℃、空速3 884 mL/(g·h)、水醚比为5的条件下,CuO-ZnO-Al₂O₃-Cr₂O₃/ HZSM-5催化二甲醚水蒸气重整反应进行50 h,二甲醚的转化率维持在97%以上,催化剂的活性没有明显下降。     

Epoxy ether cleaving reactions catalyzed by supporting Lewis acidic ionic liquid

Lewis acidic ionic liquids were used to catalyze the reaction of epoxypropane with POCl₃.Considering the lower cost and catalytic activities,we concluded that[Et₃NH]Cl/AlCl₃ was the most attractive ionic liquid from an economical point of view.But it would be easily inactivated because of sensitive to water and air.Moreover,it could not be reused easily because of difficulty recovery in the reaction.However,supporting[Et₃NH]Cl/AlCl₃ catalyst could resolve above problems.Supporting[Et₃NH]Cl/ AlCl₃ catalyst could be separated by filter easily and reused 5 times in 98%yield.Furthermore,the catalyst was applicable to other epoxy ether cleaving reactions.     

金属氧化物和盐催化剂上尿素与甲醇合成碳酸二甲酯

在高压釜中采用金属氧化物和盐作为催化剂由尿素与甲醇合成碳酸二甲酯。结果表明,含有结晶水的金属盐比无结晶水金属盐和金属氧化物具有更好的催化活性。采用羟基化合物与硝酸锌组成的二元催化剂,其催化活性显著高于单一催化剂;羟基与硝酸锌之间具有协同催化作用。其中,硝酸锌与SiO2组成的二元催化剂活性最高;硝酸锌与SiO2的质量比为2时,DMC收率可达4.5%。