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5 h,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%.     

滴加顺序对制备酯加氢催化剂Cu-Zn-Al-Ba的影响

采用共沉淀法以不同的滴加混合顺序制备了新型高效无铬Cu-Zn-Al-Ba催化剂,通过XRD、SEM、BET、H₂-TPR和TG等表征方式进行了分析,对其前驱体、焙烧后和还原后催化剂物相进行分析研究,探究了相同条件下不同滴加混合顺序对催化剂结构与催化性能的影响,同时考察了催化剂对C12~C18脂肪酸甲酯加氢制醇的催化性能以及重复利用性。结果表明,以混合盐溶液滴加沉淀剂所制备的无铬Cu-Zn-Al-Ba催化剂R-cat具有较好的酯加氢催化活性和稳定性。在230℃,3MPa氢压的反应条件下,R-cat催化C12~C18脂肪酸甲酯加氢制醇的收率和选择性都高于90%,催化剂重复利用5次,仍保持较高的催化活性。     

环氧大豆油多元醇改性磺酸型水性聚氨酯合成与性能研究

用2-乙基己醇(异辛醇)对环氧大豆油进行开环,生成环氧大豆油多元醇,并利用其对由异佛尔酮二异氰酸酯(IPDI)、聚己内酯二元醇(PCL)和乙二胺基乙磺酸钠(AAS)为主要合成原料的磺酸型水性聚氨酯(SWPU)进行改性,考察了不同多元醇含量对磺酸型水性聚氨酯乳液以及胶膜性能的影响.首先,通过FTIR和1H-NMR证实了环氧大豆油多元醇的合成;然后经过粒径测试、耐水性测试、接触角测试、机械性能测试、TG测试等检测表明:磺酸型水性聚氨酯成功合成,随着多元醇含量的增加,水性聚氨酯乳液粒径逐渐增大;胶膜的吸水率逐渐减小,并趋于平缓;力学性能拉伸强度逐渐增强,而断裂伸长率下降.但当环氧大豆油多元醇添加量过大时,导致最后乳液无法分散,乳化失败.当多元醇含量与PCL质量比为0.2时,胶膜吸水率由50.14%减小至12.27%,接触角为103.3°,拉伸强度由8.16 MPa增至21.77 MPa.通过TG表明,分子结构中多元醇的引入,胶膜的耐热性有明显提高.     

尿素醇解合成碳酸二甲酯过程中离子液体催化剂的含量分析

提出了尿素醇解合成碳酸二甲酯体系中1-甲基-3-丁基咪唑氯化锌离子液体催化剂的含量分析方法。采用紫外光谱法测定了离子液体催化剂的最大吸收波长,并建立了标准工作曲线,其线性相关系数为0.9986,方法的相对标准偏差RSD为2.5%,回收率为98.7%～102.4%。     

1-丁基-3-甲基咪唑氯化锌离子液体的合成、表征及催化性能

本文合成了1-丁基-3-甲基咪唑氯化锌([BMIM][Zn2Cl5])离子液体,通过红外光谱、TGA、DSC以及1H-NMR等方法对[BMIM][Zn2Cl5]进行了结构表征,实现了对于[BMIM][Zn2Cl5]的定性分析。以尿素醇解合成碳酸二乙酯反应为探针,考查了[BMIM][Zn2Cl5]离子液体的催化性能,结果显示,[BMIM][Zn2Cl5]表现出较好的催化活性及重复利用性能,碳酸二乙酯的收率接近30%。     

双酸位SO42-/ZrO2-SiO2固载离子液体催化剂的构筑及性能

采用一步共缩合-水热法合成酸性载体SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂,化学法接枝酸性离子液体磺酸功能化咪唑硫酸氢盐（[Ps-im]HSO₄）,构筑拥有Brönsted与Lewis双酸位的离子液体固载型催化剂SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂-IL。采用X射线衍射、傅里叶红外、N₂吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重以及透射电镜对催化剂的结构进行表征,结果表明：锆原子和酸性结构SO₄^2-被成功引入纯硅材料,所合成的载体具有一定酸性;离子液体成功固载于酸性介孔材料SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂,且固载后的催化剂保持其介孔结构。以大豆油和甲醇的酯交换反应为探针,考察了SO₄^2-/ZrO₂-SiO₂-IL催化剂的催化性能。在反应温度为150℃、反应时间为4 h、催化剂量5%（w/w）、醇油物质的量之比为24：1的反应条件下,生物柴油的收率超过92%,且回收利用5次后,生物柴油的收率仍达86%。     

新型Brønsted-Lewis双酸位碳基固体酸的制备及其催化生物柴油的合成

以羧甲基纤维素钠（CMC）与硫酸铁螯合反应生成的螯合物为碳前驱体,以浓硫酸为磺化试剂,制备新型碳基固体酸催化剂。采用红外（FT-IR）、X射线衍射（XRD）、吡啶红外、扫描电子显微镜（SEM）、热重分析仪（TGA）、能谱仪（EDS）对催化剂进行表征。结果表明,该催化剂同时具有Brønsted和Lewis酸位点,是具有双酸位的碳基固体酸催化剂。将其应用到油酸与甲醇的酯化反应制备生物柴油体系中,考察了不同反应条件对油酸转化率的影响。在反应温度为70℃,反应时间为6h,油酸与甲醇物质的量比为1：10,催化剂用量为油酸质量7.5%条件下,油酸的转化率可达到96.8%。此外,对该催化剂的稳定性进行研究发现该催化剂有着良好的重复使用性和疏水性。     

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%。     

双酸位SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2固载离子液体催化剂的构筑及性能

采用一步共缩合-水热法合成酸性载体SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2,化学法接枝酸性离子液体磺酸功能化咪唑硫酸氢盐([Ps-im]HSO4),构筑拥有Br觟nsted与Lewis双酸位的离子液体固载型催化剂SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2-IL。采用X射线衍射、傅里叶红外、N2吸附-脱附、X射线光电子能谱、热重以及透射电镜对催化剂的结构进行表征,结果表明:锆原子和酸性结构SO42-被成功引入纯硅材料,所合成的载体具有一定酸性;离子液体成功固载于酸性介孔材料SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2,且固载后的催化剂保持其介孔结构。以大豆油和甲醇的酯交换反应为探针,考察了SO_4~(2-)/ZrO_2-SiO_2-IL催化剂的催化性能。在反应温度为150℃、反应时间为4 h、催化剂量5%(w/w)、醇油物质的量之比为24∶1的反应条件下,生物柴油的收率超过92%,且回收利用5次后,生物柴油的收率仍达86%。     

负载型Cu-Pd双金属纳米氧化物催化剂催化合成碳酸二乙酯：Cu（I）作为活性中心

催化反应活性与催化剂活性组分的存在价态密切相关,所以探讨催化剂在反应过程中的活性中心及其价态变化,对于催化反应机理和催化剂的研究都显得十分重要.目前对于氧化羰基合成碳酸二甲酯催化剂的机理的探讨很多,主要存在的争议是Cu+还是Cu2+作为活性中心,以及铜物种的配位状态.大多体系都是以分子筛为载体的铜基催化剂,其活性中心的研究存在铜离子在分子筛中的定位问题,而且催化活性也会受到分子筛结构的影响.采用这种方法研究活性中心的影响因素较多,存在一定的局限性.因此,直接制备纳米级的铜基氧化物用于本催化体系,有利于更直观简单地探索其活性中心.纳米级金属氧化物材料是一种新型的功能性材料,而纳米铜基氧化物(CuO和Cu2O)因其独特的物化性质和结构而引起广泛关注.我们采用水热法制备纳米CuO及其它氧化物,研究了NaOH浓度对催化剂的催化性能的影响;葡萄糖是一种还原性较强的还原剂,其用量必定会对所制备的氧化物的物种有所影响.为了探究Cu0和Cu+在本体系中的作用,采用不同葡萄糖用量制备了具有不同Cu2O含量的PdCl2/Cu-Cu2O催化剂.在上述研究基础上,我们采用X射线衍射、场发射扫描电子显微镜、热重分析、等离子体原子发射光谱等表征手段研究了负载型纳米铜基氧化物催化剂在合成碳酸二乙酯反应中催化性能差异的原因,旨在直接考察活性中心主要是Cu+还是Cu2+,避免分子筛等体系中载体结构的影响,研究结果更具参考性.结果发现, NaOH浓度为5 mol/L时制备的PdCl2/CuO和PdCl2/Cu-Cu2O催化剂的性能优于其他浓度下制备的催化剂,这可能是由于不同浓度的碱溶液会对铜离子的沉淀过程产生不同的影响;相同NaOH浓度下制备的催化剂中, PdCl2/Cu-Cu2O催化剂的催化性能明显优于PdCl2/CuO催化剂,这可能是由于PdCl2/Cu-Cu2O催化剂更有利于反应过程中电子的传递,从而表现出更好的催化性能,我们推测Cu0和Cu+可能更有利催化乙醇氧化羰基合成DEC;表征分析发现PdCl2/CuO和PdCl2/Cu-Cu2O均具有很好的热稳定性,两种催化剂中PdCl2负载量几乎相同,因此,主要影响催化性能的因素是载体CuO和Cu-Cu2O中铜的价态.采用不同葡萄糖用量制备了含有不同Cu2O含量的PdCl2/Cu-Cu2O催化剂,其中, PdCl2/Cu-Cu2O-2催化剂中含有更多的Cu2O,在反应中乙醇转化率达到了7.2%, DEC的选择性为97.9%, DEC的时空收率可达到151.9 mg·g–1·h–1.由此可见在乙醇气相氧化羰基合成DEC体系中, Cu+是主要的活性中心.