MCM-41固載酸功能化離子液體及其對(duì)酯化反應(yīng)的催化.pdf

1、目前，酯化反應(yīng)中廣泛使用的催化劑為酸性催化劑。工業(yè)上，使用濃硫酸催化合成酯，因其不易分離，腐蝕設(shè)備和污染環(huán)境等缺點(diǎn)開始受到限制。近年來(lái)，在綠色催化理念的指導(dǎo)下，其他環(huán)境友好的新型酯化催化劑相繼問(wèn)世，其中，離子液體以其獨(dú)特的性能大多表現(xiàn)出很強(qiáng)的催化活性，將其固載于有序介孔材料MCM-41分子篩上，用于酯化等有機(jī)反應(yīng)，不僅可以有效提高酯化反應(yīng)的轉(zhuǎn)化率和選擇性，還可以大大提升催化劑的可重復(fù)使用性，且在重復(fù)使用時(shí)，只需要簡(jiǎn)單過(guò)濾而不需要很多復(fù)雜

2、的處理程序。
　　本論文采用分步合成法將酸功能化離子液體固載于有序介孔材料MCM-41分子篩上，用X射線衍射儀（XRD）、紅外光譜（IR）、氮吸附-脫附分析儀以及掃描電鏡（SEM）等對(duì)樣品進(jìn)行表征，并將其用于催化酯化反應(yīng)，研究了反應(yīng)物摩爾比，反應(yīng)溫度，時(shí)間，催化劑用量等對(duì)酯化產(chǎn)率的影響。
　　以1-乙烯基咪唑?yàn)榛A(chǔ)，引入1,3-丙烷磺內(nèi)酯，得到1-乙烯基-3-（3-磺酸基丙基）咪唑中間體鹽，將濃硫酸作為酸功能化物質(zhì)，制備出酸

3、功能化離子液體[(CH2)3SO3HVIm]HSO4。以正硅酸乙酯（tetraethoxysilane, TEOS）為硅源，十六烷基三甲基溴化銨（cetyltrimethylammonium bromide，CTAB）為模板劑，用微波加熱輔助合成法制備得到 MCM-41介孔材料。用異相法將酸功能化離子液體[(CH2)3SO3HVIm]HSO4載入MCM-41。采用X射線衍射儀（XRD）、紅外光譜（IR）、氮吸附-脫附分析儀以及掃描電鏡（

4、SEM）對(duì)樣品進(jìn)行表征。結(jié)果表明，成功制得的固載材料MCM-41-[(CH2)3SO3HVIm]HSO4具備介孔特性，離子液體的引入降低了載體MCM-41孔道的有序性。
　　將MCM-41-[(CH2)3SO3HVIm]HSO4應(yīng)用到苯甲醇與乙酸為模版的酯化反應(yīng)，考察了反應(yīng)物苯甲醇與乙酸的摩爾比、反應(yīng)溫度、不同種類催化劑、離子液體負(fù)載量、催化劑用量等對(duì)酯化產(chǎn)率的影響。結(jié)果表明，反應(yīng)物最佳摩爾比為1:1.5，最佳反應(yīng)溫度為140℃；

5、在考察催化劑活性部位時(shí)，分別用 MCM-41、[(CH2)3SO3HVIm]HSO4、MCM-41-[(CH2)3SO3HVIm]HSO4作為催化劑催化酯化反應(yīng)，得到MCM-41與空白的催化產(chǎn)率接近，起催化作用的為離子液體；考察了離子液體負(fù)載量對(duì)產(chǎn)率影響，MCM-41：IL質(zhì)量比為1:1.4時(shí)，乙酸卞酯的產(chǎn)率可高達(dá)96.88％，酯化產(chǎn)率隨著催化劑用量增加而增大，催化劑重復(fù)使用4次后酯化產(chǎn)率仍可達(dá)到82.23%。
　　根據(jù)離子液體結(jié)

6、構(gòu)和可設(shè)計(jì)特性，第三部分固載了一種新的酸功能化離子液體。以1-乙烯基咪唑?yàn)榛A(chǔ)，引入芐基氯制得中間體，加入硫酸接入磺酸基功能化得到離子液體（IL2）。采用分步合成法制備 MCM-41-IL2，采用 X射線衍射儀（XRD）、紅外光譜（IR）、掃描電鏡（SEM）進(jìn)行表征。結(jié)果表明：合成的MCM-41-IL2具有介孔特性。將MCM-41-IL2分別用于催化苯甲醇與乙酸、苯甲醇與乙酸酐的酯化反應(yīng)，具有一定的催化效果。此研究為功能化離子液體固載材