分子篩負(fù)載型離子液體的制備及其催化合成聚甲醛二甲醚的研究.pdf

1、聚甲醛二甲醚(DMM3-8)作為一種含氧燃料化合物，被公認(rèn)為是目前世界上極具應(yīng)用前景的清潔柴油添加組分。添加于柴油中不僅可以幅度地減少NOx和顆粒物的排放，還能提高柴油的十六烷值，并且不需要改變發(fā)動機(jī)的任何結(jié)構(gòu)。但是目前有關(guān)聚甲醛二甲醚的研究尚處于起步階段，還沒有大規(guī)模工業(yè)化生產(chǎn)。
　　制各聚甲醛二甲醚的關(guān)鍵在于高性能催化劑的研。目前所用的催化劑種類很多，其中綠色環(huán)保型離子液體的催化活性較好，產(chǎn)物的收率較高，但是它成高、難與產(chǎn)分離

2、。因此，本文制備了一系列分子篩負(fù)載型離子液體催化劑，以期解決離子液體催化劑成本高及難分離的問題，同時提高聚甲醛二甲醚的收率。
　　本論文首先以NaY分子篩為載體，通過化學(xué)嫁接法將N-磺酸丙基吡啶對甲苯磺酸鹽離子液體負(fù)載于NaY分子篩上來制備催化劑，并用X射線衍射(XRD)、紅夕光譜（FT-IR）、N2吸附/脫附、掃描電鏡(SEM)和元素分析表征手段對反應(yīng)前后的崔化劑進(jìn)行了分析。考了原料摩爾比（醇醛比）、反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間對三聚甲醛

3、的轉(zhuǎn)化率和產(chǎn)物的收率的影響。通過實驗確定了最佳工藝條件為:醇醛比1.5、反應(yīng)溫度110℃、反應(yīng)時間3 h，催化劑用量2.0wt％，初始氮氣壓力2.0 MPa。在此條件下，研究了4種不同陰離子的吡啶離子液體負(fù)載于NaY分子篩上對聚甲醛二甲醚崔化性能的影響。結(jié)果表明，NaY分子篩負(fù)載型N-磺酸丙基吡啶對甲苯磺酸鹽離子液體的催化活性最好，DMM3-8的收率達(dá)到68.9%，催化劑重復(fù)使用4次后仍然有較好的重復(fù)利用效率。
　　用同樣的實驗方

4、法制備了NaY分子篩負(fù)載型N-磺酸丁基咪唑類離子液體催化劑，并用XRD、FT-IR、N2吸附/脫附和元素分析手段對催化劑的結(jié)構(gòu)進(jìn)行了分析。在上述優(yōu)化的反應(yīng)條件下，考察了陰離子種類和溶劑效應(yīng)對催化反應(yīng)的影響。結(jié)果表明，溶劑對反應(yīng)有較大的影響，在乙醇溶劑中制得的NaY分子篩負(fù)載型N-磺酸丁基咪唑三氟甲磺酸鹽離子液體催化劑的催化活性最好，DMM3-8的收率達(dá)到62.9％,并且催化劑有較強(qiáng)的重復(fù)使用性能。
　　最后，通過改變分子篩的孔徑，

5、以介孔分子篩SBA-15為載體，制備了SBA-15負(fù)載型吡啶對甲苯磺酸鹽離子液體催化劑，采用XRD、FT-IR、N2吸附/脫附和元素分析的手段對催化劑進(jìn)行了表征。在上述優(yōu)化的反應(yīng)條件下，探究了離子液體的用量對聚甲醛二甲醚收率的影響。結(jié)果表明，單獨的SBA-15對該縮醛化反應(yīng)并沒有催化活性，而SBA-15負(fù)載型離子液體有明顯的催化活性。當(dāng)載體與離子液體的質(zhì)量比為4:1時，DMM3-8的收率最高可達(dá)36.3%，催化劑重復(fù)利用3次后，仍有較強(qiáng)