功能化離子液體的制備及其催化合成碳酸二甲酯反應(yīng)研究.pdf

1、本文以吡啶、溴代正丁烷、N-甲基咪唑、3-溴丙胺氫溴酸鹽為原料合成了溴代N-丁基吡啶離子液體和1-（1-氨基丙基）-3-甲基咪唑溴鹽離子液體（[NH2p-mim]Br），同時(shí)，通過紅外光譜、核磁共振氫譜、掃描電鏡等表征手段對(duì)合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了確證。對(duì)合成的離子液體物理性能，如吸收CO2性能、溶解性能、電導(dǎo)率、吸水性能，熔點(diǎn)和熱穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試。在性能測(cè)試基礎(chǔ)上，細(xì)致的研究了吸收溫度、離子液體質(zhì)量濃度、鼓入的CO2流量等因素對(duì)離子液體吸

2、收 CO2性能的影響。以離子液體為催化劑，催化CH3OH和CO2直接合成碳酸二甲酯反應(yīng)，實(shí)驗(yàn)中研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時(shí)間、甲醇加量、碘甲烷加量、碳酸鉀加量等因素對(duì)合成碳酸二甲酯產(chǎn)率的影響。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明：
　　（1）以溴代正丁烷、吡啶為原料，合成溫度為100℃，反應(yīng)時(shí)間為3 h，反應(yīng)物物質(zhì)的量比為1:1時(shí)，合成溴代N-丁基吡啶離子液體的產(chǎn)率最大。以N-甲基咪唑和3-溴丙胺氫溴酸鹽為原料，合成溫度為85℃，反應(yīng)時(shí)間為24 h，反應(yīng)物物質(zhì)

3、的量比為1:0.8時(shí)，合成[NH2p-mim]Br離子液體的產(chǎn)率達(dá)到最大。同時(shí)，使用核磁共振氫譜分析儀，紅外光譜分析儀，掃描電鏡等手段表征合成產(chǎn)物，表征結(jié)果顯示所合成產(chǎn)物與目標(biāo)產(chǎn)物結(jié)構(gòu)一致。
　?。?）兩種離子液體的性質(zhì)存在明顯的不同。[NH2p-mim]Br功能化離子液體的吸收CO2負(fù)荷明顯大于溴代N-丁基吡啶離子液體；溴代N-丁基吡啶離子液體的電導(dǎo)能力略大于[NH2p-mim]Br離子液體；溴代N-丁基吡啶離子液體的吸水能力大

4、于[NH2p-mim]Br離子液體，但是溴代N-丁基吡啶離子液體吸水達(dá)到飽和所需的時(shí)間更長(zhǎng)；在離子液體的熱穩(wěn)定性方面，[NH2p-mim]Br離子液體擁有更寬的液程，即處于液態(tài)的溫度范圍更寬，為27.5℃至288℃，大于溴代N-丁基吡啶離子液體99.3℃至238℃的液程。
　?。?）溴代N-丁基吡啶離子液體吸收CO2負(fù)荷隨著離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加；吸收負(fù)荷隨吸收溫度的升高而降低；離子液體吸收CO2負(fù)荷隨鼓入CO2流量的增加達(dá)

5、到飽和所需要的時(shí)間縮短。離子液體再生實(shí)驗(yàn)表明，再生后的離子液體對(duì)CO2的吸收性能基本不變，表明離子液體可重復(fù)使用。[NH2p-mim]Br離子液體吸收CO2負(fù)荷隨著離子液體質(zhì)量分?jǐn)?shù)的增加而增加；隨著溫度的升高，吸收CO2負(fù)荷降低；吸收負(fù)荷隨CO2流量的增加，離子液體達(dá)到飽和所需要的時(shí)間縮短。[NH2p-mim]Br吸收CO2負(fù)荷明顯大于溴代N-丁基吡啶離子液體，也說明了常規(guī)離子液體吸收CO2的物理作用小于功能化離子液體的化學(xué)作用。

6、>　?。?）溴代N-丁基吡啶離子液體為催化劑合成碳酸二甲酯反應(yīng)中，離子液體的參與明顯提高了反應(yīng)體系合成碳酸二甲酯的合成產(chǎn)率。合成碳酸二甲酯的最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)壓力3 MPa，碘甲烷加量4 mL，碳酸鉀加量4g，反應(yīng)時(shí)間7h，離子液體的加量5 g。[NH2p-mim]Br離子液體為催化劑合成碳酸二甲酯反應(yīng)，離子液體可提高了碳酸二甲酯的合成產(chǎn)率。合成碳酸二甲酯的最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)壓力2.5 MPa，碘甲烷加量