离子液体催化CO2与环氧化物合成环状碳酸酯

综述了离子液体催化CO2与环氧化物的环加成反应制备环状碳酸酯的研究进展。目前报道的离子液体主要包括咪唑盐、季铵盐、季鏻盐等。对比了传统离子液体与功能化离子液体对CO2环加成反应的催化活性、选择性以及催化作用机制。与传统的离子液体相比,功能化离子液体的羟基或羧基等官能团与卤素离子等Lewis碱之间存在协同效应,使得其对CO2与环氧化物的环加成反应具有更好的催化活性;将功能化离子液体固载于无机材料(SiO2,SBA-15,MCM-41等)或聚合物所得的多相催化剂不仅保持了官能团与阴离子之间的协同效应,而且载体与离子液体活性组分之间也显示出协同效应,使得该类催化剂具有很好的催化活性,稳定性好,可以多次重复使用,具有较好的工业化前景,是值得深入研发的一类催化材料。此外,离子液体对于手性环状碳酸酯的合成也具有较好的催化活性和立体选择性。     

咪唑基离子液体固定分离CO2的研究进展

以咪唑基离子液体为代表,综述了近期普通咪唑基离子液体、功能咪唑基离子液体、支撑咪唑基离子液体和聚合咪唑基离子液体在分离固定CO2方面的研究进展,说明了各类咪唑基离子液体分离固定CO2的可行性及优缺点,并总结了离子液体固定CO2的影响因素和分离机制.     

离子液体支撑液膜分离CO2

支撑液膜是一种在湿法冶金、生物技术以及气体分离等多个领域都有应用的重要膜分离技术。本文回顾了支撑液膜技术分离CO2的研究进展,按照液膜相的不同,分类介绍了常规载体支撑液膜和离子液体支撑液膜,指出了常规载体支撑液膜分离CO2的局限性,重点介绍了离子液体支撑液膜分离CO2的发展,分析了气体在离子液体支撑液膜中的传质机理以及常规离子液体结构、含量和支撑膜材料等对分离效果的影响;讨论了离子液体的功能化方法以及功能化离子液体支撑液膜分离CO2的渗透率、选择性和液膜稳定性;介绍了两种新的离子液体支撑液膜改进方法:聚离子液体膜与凝胶化离子液体支撑液膜。最后指出了今后用于CO2分离的离子液体支撑液膜的发展方向。     

负载型咪唑类离子液体催化CO2转化合成碳酸丙烯酯研究

CO₂是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,但同时又是丰富的C1资源,故其高值化利用受到了人们关注。环状碳酸酯是电池及电容器的优良介质,在工业生产中应用极为广泛。因此,从环境保护和资源利用的角度看,将CO₂转化为环状碳酸酯具有重要的意义。本工作合成了一系列聚苯乙烯树脂负载的咪唑类非均相催化剂,考察了此类催化剂在高压反应釜中催化二氧化碳环加成反应的活性。结果表明,催化剂PS-TBIM-PCIMBr₂表现出优秀且稳定的催化活性,PSTBIM-PCIMBr₂在固定床连续反应器上可以连续运行500 h,反应依旧可以获得91%的产率。     

一步法构筑离子液体功能化MOF材料用于常压催化CO2环加成反应

采用原位组装法将羧基离子液体1-丙酸-3-甲基咪唑氯（CFIL）一步固载到一种金属有机框架（MOF）材料NH₂-MIL-101上,制备了具有多重活性位点的非均相催化剂NH₂-FMOF-CFIL,对其在CO₂和环氧氯丙烷的（ECH）环加成反应中的催化性能进行了研究。傅里叶变换红外光谱（FT-IR）和元素分析结果证实离子液体CFIL引入到MOF材料中,粉末X射线衍射（PXRD）、扫描电子显微镜（SEM）和N₂吸脱附结果表明离子液体的引入不会破坏NH₂-MIL-101的MOF晶体结构或堵塞孔道,但能诱导产生介孔。催化反应表征结果显示,离子液体CFIL结构中咪唑N作为Lewis碱性位点活化CO₂,Cl^-作为亲核试剂促进环氧氯丙烷开环,并与MOF材料NH₂-MIL-101上的Cr³⁺和氨基产生协同作用,诱导在温和条件（0.1 MPa CO₂、25–70℃、无溶剂和助剂）下,高效催...     

咪唑类离子液体混合物吸收CO2性能研究

结合常规离子液体和功能型离子液体在吸收CO₂方面的优势,将两类咪唑类离子液体进行混合,对其吸收CO₂的效果和再生性能进行了实验研究。结果表明,两类咪唑类离子液体混合后流动性明显改善,与CO₂接触气液传质顺畅;常规离子液体[bmim][BF₄]和[bmim][Tf₂N]与胺功能型离子液体[NH₂e-mim][BF₄]混合物较单一的离子液体吸收CO₂的量大,[bmim][CH₃CO₂]与[NH₂e-mim][BF₄]混合后较单一的[bmim][CH₃CO₂]吸收量有明显的减低;随着常规咪唑类离子液体阳离子碳链增长,混合离子液体吸收CO₂的效果变强;与胺乙基功能型离子液体混合吸收CO₂时,阴离子为[Tf₂N]的常规咪唑类离子液体要比阴离子为[BF₄]的吸收效果好;离子液体混合物吸收CO₂后经再生循环利用10次,混合物质量基本不变,循环使用后吸收CO₂性能为初始吸收性能的75%~85%。     

负载型氨基功能化离子液体吸附CO2性能差异研究

以Al₂O₃、SiO₂和活性炭为载体,采用浸渍法制备了负载型离子液体（[NH₂p-mim]X:X= Br-,PF₆-,BF₄-,NTf₂-）CO₂吸附剂,利用红外光谱（FT-IR）、元素分析(EA)、热重差热分析（TG-DTA）等技术对负载型离子     

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。     

超临界CO2/离子液体体系

超临界CO2和离子液体是两种具有优异性能的绿色化学试剂,本文介绍了将两者结合反应,分离体系的物化性质和多种绿色化学过程。利用超临界CO2可以广泛地萃取离子液体中的不挥发性化合物而不导致离子液体及其中催化剂的流失,在加氢、醛化、甲酰化等反应,分离过程中的应用表明,过程具有很好的反应分离特性和环境友好性,应用前景广阔。     

非胺类CO2吸收剂的研究进展

针对CO₂所带来的全球气候变化问题,本文综述了可用于捕集CO₂的非胺类吸收剂类型,认为氨基酸盐、氨基酸-碳酸钾体系、离子液体、生物型吸收剂、钙基吸收剂分别具有较高的CO₂循环吸收负荷、低毒性、热稳定性好、较优的生物相容性、钙源易获取的优势,可以弥补胺类吸收剂在吸收-解吸CO₂时腐蚀性强、再生能耗高、对环境产生二次污染等方面的不足。氨基酸盐、氨基酸-碳酸钾体系可应用于具有一定规模的CO₂捕集工业中;离子液体可应用于精准、绿色环保去除CO₂工业中;生物型吸收剂可用于规模小、CO₂浓度低的工业中;钙基吸收剂可运用于CO₂浓度高的工业中。上述吸收剂皆具有一定的工业前景。     

基于H2O2的自燃离子液体研究进展

基于H₂O₂的自燃离子液体是目前绿色自燃推进剂领域的一个重要研究方向。本文对H₂O₂—离子液体的自燃体系进行了综述,富B-H类和硫氰酸阴离子类离子液体能与H₂O₂直接自燃,在加入碘铜酸盐等促进剂后达到更好的点火效果;此外二氰胺根阴离子类、二甲基硼磷酸根阴离子类和醋酸根阴离子类等离子液体不能与H₂O₂直接自燃,但加入促进剂后能达到良好点火效果。进一步介绍了各类自燃离子液体的合成方法和理化性质,提出基于H₂O₂—离子液体自燃推进剂的研究重点应着眼于以下三方面：更高能量密度离子液体的设计合成、高活性促进剂的研制开发以及强化点火的内在机制。     

CO2选择性透过膜材料的制备

作为一种主要温室气体和一种重要的"潜在碳资源",CO2的分离和回收备受关注.与传统的CO2分离方法相比,膜分离技术具有不可比拟的优势.本文对近年来CO2选择透过无机膜、聚合物膜和促进传递膜等膜材料的制备方法及改性研究进行了综述,并对CO2选择性透过膜材料未来的发展进行了展望.     

离子液体在纤维素研究中的应用

离子液体是一种新型的绿色溶剂,纤维素是一种可再生的生物资源,作为非衍生化纤维素溶剂,离子液体在纤维素研究中呈现出了良好的发展态势。本文综述了纤维素在离子液体溶解、再生、衍生化反应及其在生物酶催化等方面的一些研究成果。     

离子液体作为功能单体制备溶菌酶分子印迹复合膜的研究

以1-乙烯基-3-乙酸乙酯咪唑氯离子液体为功能单体,以再生纤维素膜为基膜,采用温和的表面ATRP接枝聚合技术在水溶液中制备了溶菌酶分子印迹膜.通过紫外-可见光谱分析了离子液体与模板分子的作用力,讨论了功能单体1-乙烯基-3-乙酸乙酯咪唑氯用量对印迹复合膜性能的影响,研究了分子印迹复合膜对溶菌酶模板分子及其结构类似物的吸附行为和选择性识别特性.结果表明,以1-乙烯基-3-乙酸乙酯咪唑氯离子液体作为功能单体的溶菌酶分子印迹膜能够从结构类似物混合体系中选择性分离富集溶菌酶,且具有很好的稳定性和可再生性能.     

离子液体-水的混和溶剂中，纳米TiO2的制备与表征

以钛酸正丁酯为前驱物，采用溶胶-凝胶低温水热方法，以离子液体(1-乙基-3-甲基咪唑醋酸盐)和水为混合溶剂，制备了锐钛矿相的纳米二氧化钛。产物经XRD，TEM，N₂吸附-脱附等表征，结果表明与纯水相比，混和溶剂中制备的二氧化钛具有较高的纯度，结晶度和热稳定性，且缩短反应时间到24 h，所得颗粒尺寸10 nm与在纯水中反应48 h所得颗粒尺寸7 nm相当，说明离子液体的存在可促进锐钛矿相二氧化钛的结晶和生长。另外，该产物表面积可达238 m²·g^-1。本文还进一步研究了该产物对甲基橙水溶液的光降解作用，结果表明，用此方法制备的TiO₂对甲基橙降解作用优于商业P25二氧化钛。     

离子聚合物不同间隔单元对催化CO2环加成反应的影响

在常压低温的温和条件下实现CO₂与环氧化物环加成反应的高效催化转化仍是一个具有挑战的课题。以N-(三甲基硅基)咪唑和具有不同官能基团的二卤化物为前体,通过亲核取代反应形成重复的C—N键,简单高效地构建了一类新型的离子聚合物IP1~IP3,并采用FT-IR、扫描电镜、能量色散X射线谱面扫、比表面积与孔隙率分析和X射线光电子能谱对其进行了全面表征。离子聚合物IP1~IP3在p_CO2=101 kPa时均能催化CO₂与环氧化合物环加成形成环状碳酸酯,但不同官能基团的二卤化物形成具有不同间隔单元的离子聚合物催化性能存在差异,其中以酚羟基作为间隔单元的IP3具有最好的催化性能。在无溶剂、80℃、12 h和p_CO2=101 kPa的反应条件下,IP3几乎定量地将环氧氯丙烷转化为对应的环状碳酸酯,并且具有良好的底物普适性。催化剂循环测试表明,IP3在重复使用10次后,产物的产率仍保持在92%以上,体现出优异的稳定性。     

含CO2/离子液体系统相行为及其在反应与分离中的应用进展

目前已知的绿色溶剂主要包括超临界流体（Supercritical fluids,SCFs）、离子液体（Ionic liquids,ILs）、二氧化碳膨胀液体（CO₂ expanded liquids, CXLs）、水以及上述溶剂的混合物等。其中,由超临界CO₂（Supercritical CO₂,SCCO₂）与ILs混合而构成的新兴溶剂,因为化学热力学方面的特性,成为近年来研究的热点,未来很有发展前景。本文回顾了目前为止在该领域所开展的工作,总结了影响SCCO₂与IL相行为的主要因素。包括温度、压力、ILs的含水量、ILs的阴离子、ILs的阳离子、ILs的摩尔体积以及助溶剂等。同时分析了ILs/SCCO₂与溶质形成的多元混合物相行为的成因。介绍了ILs/CO₂在萃取、反萃取、膜分离、反胶束、萃取与反应耦合等分离方面的应用。由于传统的单元操作很难满足无污染和对过程集成的要求,因而含有ILs/ SCCO₂的分离反应耦合过程将是未来是实现清洁生产的发展方向。     

离子液体C3MIBF4和C5MIBF4溶解焓的研究

在298.15 K下利用等温环境溶解反应热量计测定了离子液体C₃MIBF₄(四氟硼酸1-甲基-3-丙基咪唑)和C₅MIBF₄(四氟硼酸1-甲基-3-戊基咪唑)不同浓度水溶液的摩尔溶解焓(Δ_sH_m). 借助Pitzer电解质溶液理论, 得到了它们的标准摩尔溶解焓 和Pitzer焓参数: 和 , 并计算了表观相对摩尔焓. 根据Glasser理论计算了离子液体晶格能, 进而估算了离子液体C₅MIBF₄和C₃MIBF₄中正离子的水化焓分别为－171 kJ•mol^－1 (C₅MI^＋)和－207 kJ•mol^－1 (C₃MI^＋).     

离子液体溶解纤维素的研究

纤维素是一种可生物降解的天然高分子材料,由于纤维素含有大量的分子间和分子内氢键,导致纤维素难溶于水和一般的有机溶剂。现有的溶剂存在稳定性差、具有毒性、难以回收等缺点,对纤维素的加工、利用造成困难,因此,寻找新型绿色溶剂成为纤维素开发的热点和难点。离子液体是一种新型高效绿色溶剂,在一定条件下可以溶解纤维素、角蛋白等生物大分子,离子液体的出现为纤维素的溶解提供了一种环境友好、可生物降解的溶剂体系,具有广阔的应用前景。本文就不同种类离子液体溶解纤维素的溶解度以及影响溶解度的几种因素进行了综述,总结了离子液体与纤维素作用机理以及离子液体的回收方法,为纤维素的加工利用提供了理论依据和工业指导。     

离子液体中纳米TiO2/聚3-甲基噻吩复合膜的制备及性质研究

采用溶胶凝胶法制成了纳米TiO₂电极, 在离子液体中将其应用于3-甲基噻吩的电化学聚合, 采用循环伏安法(CV), 在线紫外可见光谱(UV-Vis), 扫描电镜(SEM)和电化学阻抗谱(EIS)对TiO₂/聚3-甲基噻吩(TiO₂/PMT)复合膜进行了表征并研究了其电化学性质. 实验证明, 不论是用循环伏安法, 恒电位, 还是恒电流方法, 都能在电极上得到聚3-甲基噻吩(PMT)膜, 并伴随有明显的掺杂和去掺杂过程. 对应的在线紫外可见光谱上, 也出现了氧化和还原两种不同的吸收状态, 还原(去掺杂)过程中在480 nm处有一个吸收峰, 而氧化(掺杂)过程中此峰消失, 取而代之的是一个可见光区的逐渐增强的吸收. PMT膜是p型半导体, TiO₂是n型半导体, 两者之间能够形成p-n异质结, 使光电转换效率得以提高. SEM给出了TiO₂电极和聚合物修饰的TiO₂的形貌图, 电极的交流阻抗谱则从一个角度说明了聚合物膜修饰电极的导电性.