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。     

改性离子液体中异丁烷与丁烯的烷基化反应

向由无水三氯化铝和盐酸三乙基胺合成的离子液体中溶入不同过渡金属（铜、铁、锌等）离子，考察它们对离子液体催化异丁烷与丁烯烷基化反应性能的影响。结果表明：过渡金属离子的加入能不同程度地影响离子液体的催化性能。溶入Cu2+和Cu+后，离子液体的催化性能有显著的改善，当Cu2+的摩尔加入量为三氯化铝的5%时，烷基化油收率达到丁烯体积的178%，对C8的选择性为75%，烷基化油辛烷值（RON）为92.2，并且离子液体可以重复使用。     

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.     

Et_3NHCl-AlCl_3催化苯与1-十二烯烃烷基化反应机理的研究

本文利用同位素取代法考察了离子液体催化苯与烯烃烷基化反应机理.首先进行了Et3NHCl-AlCl3催化氘代苯与1-十二烯烃的反应,通过GC-MS及NMR分析产物结构,根据分析结果,在反应过程中一个D原子从苯环转移到侧链的1-碳.由此推断离子液体催化苯与长链烯烃的烷基化反应机理为:反应由Lewis酸AlCl3引发;AlCl3吸引1-十二烯烃的π电子向1-碳转移,形成碳正离子;碳正离子进一步与苯反应形成不稳定的σ络合物,σ络合物苯环上的sp3杂化碳相连的D+转移到侧链的负电1-C上取代AlCl3,生成产物2-十二烷基苯.     

复合离子液体碳四烷基化技术开发与应用

碳四烷基化油是车用汽油的理想调和组分,其在汽油中的调和比例伴随汽油质量标准的升级而不断提升.中国石油大学(北京)从2000年开始选定氯铝酸离子液体碳四烷基化研究方向,逐步完成了催化剂研发、离子液体碳四烷基化技术开发与工业示范.研究了氯铝酸离子液体的组成、结构及其催化性能之间的关系,设计合成了兼具高活性和高选择性的复合离子液体催化剂.研究了复合离子液体催化剂的失活机理,开发了催化剂再生方案以及氯铝酸离子液体Lewis酸活性的监控方法,在中试装置上进行了2个月的长周期运行试验,初步完成了复合离子液体碳四烷基化技术的工艺开发.研发了新型的静态混合反应器与旋液分离器,设计建成了包含原料处理、烷基化反应、催化剂再生、产品分离与精制4个系统的工业装置,并获得了优异的工业运行结果.复合离子液体碳四烷基化技术实现了产品和工艺的双绿色化,有着良好的应用前景和推广价值.     

[Bmim]Br-AlCl3催化苯与1-十二烯烃烷基化反应机理的研究

利用同位素取代法考察了[Bmim]Br-AlCl3催化苯与1-十二烯烃烷基化反应机理. 首先进行了[Bmim]Br-AlCl3催化氘代苯与1-十二烯烃的反应, 通过GC-MS及NMR分析产物十二烷基苯同分异构体的结构, 验证了氘原子与产物侧链1-位碳相连的结论. 示踪氘原子推导了烷基化反应机理, 结果表明: [Bmim]Br-AlCl3催化苯与长链烯烃的烷基化反应是由[Al2Cl6Br]－发生平衡移动, 生成Lewis酸AlCl3引发的; AlCl3吸电子作用使1-十二烯烃的π电子向1-碳转移, 在烯烃的2-碳上形成正电荷中心, 碳正离子与苯发生亲电反应生成不稳定的σ络合物, 与σ络合物环上的σ-C相连的D＋转移到负电的侧链1-C上形成C—D键, AlCl3离去, 生成产物2-十二烷基苯. Lewis酸催化机理为离子液体催化苯与长链烯烃的反应中, 2-十二烷基苯选择性高于H质子催化产物提供了理论依据.     

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.     

玉米芯与低密度聚乙烯混合物在氢气气氛下的催化热解研究

本文研究了在氢气氛围及HZSM-5、H-Beta、NaY和TiO2催化剂作用下玉米芯与LDPE混合物(重量比2∶8)的共热解情况。通过催化热解所得油相液体的烃族分析及碳数分布发现:在催化剂作用下,油相液体的碳数分布变窄,共同热解所得气体产率最高的是H-Beta催化体系,液体产率最高的是NaY,残渣量最多的是TiO2催化体系。催化共热解所得油相液体的碳数分布主要集中在C4~C19之间,使用NaY可获得高品位的油相液体,其研究法辛烷值(RON)为97.5;水相液体中的主要物质是醋酸,加入催化剂后其含量明显增加。四种催化剂中,醋酸生成量最多的是NaY催化剂,其次是HZSM-5,最后是H-Beta和TiO2。其中在NaY催化体系作用下生成的水相液体组分中,醋酸含量为57.8%。     

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。     

离子液体的酸性测定及其催化的二苯醚／十二烯烷基化反应

 采用乙腈探针红外光谱法测定了［bmim］Cl／AlCl3类离子液体的酸性．结果表明，乙腈可以区分离子液体的酸类型（Bronsted酸或Lewis酸），同时可以指示离子液体的Lewis酸强度．使用［bmim］Cl／AlCl3类离子液体催化二苯醚与十二烯的烷基化反应，研究了离子液体的酸强度、反应温度和醚烯比对反应的影响，并与AlCl3催化体系进行对比．结果发现，该离子液体对二苯醚与十二烯烷基化反应的催化活性明显高于AlCl3．使用离子液体作催化剂显著提高了烷基化反应的产率，简化了产物的分离与提纯，且对环境友好．当控制反应温度为80℃，原料醚烯摩尔比为7，并采用酸强度适中的离子液体时，目标产物单十二烷基二苯醚的产率接近90％．     

AlCl_3/γ-Al_2O_3催化剂的制备及其催化脱除焦化苯中噻吩的性能

采用气相负载法制备了AlCl3/γ-Al2O3催化剂,考察了γ-Al2O3的粒径、温度、时间、AlCl3加入量和载气流量等制备条件对催化剂上噻吩与烯烃烷基化反应活性的影响,并采用Raman光谱、X射线衍射和N2吸附-脱附等技术对样品进行了表征,用气相色谱-质谱联用仪对反应产物进行了定性分析.结果表明,AlCl3主要通过与γ-Al2O3表面–OH结合而有效负载并均匀分布于其表面,制得的AlCl3/γ-Al2O3催化剂对噻吩和烯烃的烷基化反应具有较好的催化能力,反应产物主要是烷基噻吩.在200°C,将3g的AlCl3用100ml/min的N2向10g的γ-Al2O3(0.198～0.246mm)上负载5h,制得的AlCl3/γ-Al2O3催化剂活性最高,在液剂比为20ml/g时,噻吩脱除率可达62.11%.     

咪唑类化合物-CuCl络合催化剂在甲醇氧化羰基化反应中的催化性能

研究了咪唑及其衍生物配合CuCl对甲醇液相氧化羰化合成碳酸二甲酯的催化性能。筛选出溶解性好、腐蚀性小且催化活性高的多功能助催剂。实验结果表明，反应体系中加入N-甲基咪唑后，CuCl可以完全溶解。当催化剂的浓度为0.2 mol/L, N-甲基咪唑与CuCl的量为4∶1，反应温度为120 ℃，反应压力为2.40 MPa，CO与O2的进气比2∶1，反应3 h的条件下甲醇的摩尔转化率为15.4%，选择性为98%以上。从腐蚀性试验结果看，50 ℃时，加入N-甲基咪唑化合物后，Q235钢在CuCl/CH3OH/H2O/CO/O2体系中的腐蚀速率为0.22mm/a，缓蚀效率为94.5%。动力学研究表明，反应近似为一级，加入N-甲基咪唑后，反应速率常数为0.15 min－1。     

室温离子液体催化正戊烷异构化反应

采用无水三氯化铝与多种有机氯盐按照不同摩尔比合成了具有不同酸度和阴、阳离子结构的室温离子液体,考察了离子液体的结构和反应条件对正戊烷异构化反应的影响。结果表明,合成离子液体过程中,AlCl3与Et3NHCl摩尔比对离子液体的酸强度和催化性能有较大的影响。实验确定了正丁醇为异构化反应适宜的引发剂,其用量为正戊烷的2.5%;正戊烷异构化的优化反应条件为反应温度30℃,反应10h,搅拌器转速1500r/min。在此优化反应条件下,正戊烷的转化率与异构化率分别达到85.66%和92.86%。     

室温离子液体催化正己烷异构化反应的研究

由无水三氯化铝与盐酸三乙胺按照不同摩尔比合成了具有不同酸度的室温离子液体,并考察了其酸性以及对正己烷异构化反应的催化性能。结果发现,随着离子液体合成时AlCl3比例的增大,离子液体的酸性增强,且离子液体2AlCl3/Et3NHCl对正己烷异构化显示出优良的催化性能。针对离子液体2AlCl3/Et3NHCl,考察了反应时间、反应温度和催化剂用量（剂油体积比）对正己烷异构化反应的影响。结果表明,反应条件对异构烷烃选择性的影响不大,但是对原料转化率、异构烷烃产率和液体收率有较大的影响。离子液体催化正己烷异构化的最佳反应条件,反应温度为50℃,反应时间为45min,剂油体积比为1∶1。     

超声法合成3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮衍生物

以取代芳醛（1a~1h）,乙酰乙酸乙酯(2)和脲(3)为原料,MMT/CuCl₂为催化剂,乙醇为溶剂,在超声条件下经Beginelli反应合成了8个3,4-二氢嘧啶-2(1H)-酮衍生物（4a~4h）,其结构经¹H NMR和IR确证。以4a为例,分别采用单因素法和正交实验法研究了催化剂、溶剂、反应温度、超声时间和物料比r［n(1a): n(2) :n(3)］对4a产率的影响。结果表明：在最优反应条件(1a 2.4 mol, r=1.2 : 1.0 : 1.0, MMT/CuCl₂20 mol%, EtOH 1 mL,于90 ℃超声15 min)下,4a产率88.4%。 MMT/CuCl₂循环使用3次,产率基本不变。     

Synthesis in solid state, structural regularity and reaction mechanism for [VS_4-Cu_n] clusters

The reaction system (NH4)3VS4/CuCl/PPh3/Et4NBr afforded a series of [VS4-Cun] dusters with various core configurations in the solid state at low heating temperature. The structural regularity of [VS4-Cun] dusters and the influence of the CuCl:(NH4)3VS4 ratio as well as that of reaction temperature and time on the formation of duster core have been summarized. The reaction mechanism of forming V-Cu-S clusters has also been explored.     

CuWO4/C复合物的制备和其在模拟油氧化脱硫中的应用

用混合煅烧法制备了CuWO₄/C复合物,并采用XRD、SEM、和BET等技术对其结构进行表征。以CuWO₄/C复合物为催化剂、过氧化氢为氧化剂、1-乙基-3-甲基咪唑硫酸乙酯盐离子液体为萃取剂氧化脱除模拟油中的二苯并噻吩(DBT)。考察了反应温度、双氧水加入量、萃取剂加入量等因素对脱硫效果的影响。结果表明,在相同的实验条件下,相比于CuWO₄,CuWO₄/C复合物具有更高的脱硫率。在模拟油为5.0 mL、催化剂加入量为0.02 g、H₂O₂加入量0.2 mL、萃取剂加入量1.0 mL、反应温度70℃、反应时间180 min的最佳实验条件下,DBT转化率可达到98.2%,催化剂循环使用四次活性没有明显降低。     

水解聚合铝溶液中Al5和Al9的制备及初步表征

以相图理论为指导,采用铝粉、水合氯化铝和水为原料,创造氯化铝不断水解的条件,通过调整反应温度、原料配比及溶液碱化度,经蒸发、结晶制成了铝盐水解聚合产物中的两种中间产物：水合氯化五聚铝AlCl3•4Al(OH)3•7.5H2O和水合氯化九聚铝2AlCl3•7Al(OH)3•18H2O,分别采用粉末XRD物相分析、化学分析和IR对其进行了表征.以化学分析为主要监测手段,对AlCl3•4Al(OH)3•7.5H2O和2AlCl3•7Al(OH)3•18H2O形态过程进行了研究,结果表明,温度对于产物的行成及性能有很大的影响,并且反应随温度的变化基本上是一个可逆的过程,同时,实验表明 75℃为AlCl3•4Al(OH)3•7.5H2O和2AlCl3•7Al(OH)3•18H2O析出的最佳温度,该温度下产物的产率较高且结晶状态良好.