酸性聚合离子液体的合成及其在酯化反应中的应用

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在环保要求越来越严格的情况下,传统的液体酸已经不能满足现代工业对环保的要求。为了克服均相液体酸催化剂在设备腐蚀和分离方面的缺点,本文采用离子液体聚合物当作催化剂,以酯化反应作为目标反应研究催化剂的活性。聚合离子液体作为固体酸,在具有高催化活性的同时,也减轻了设备的腐蚀,还能够减少后续的处理工艺。
  为了研发出合适的催化剂,本文采用酚醛缩合合成了一种强酸性阴阳离子共聚聚合离子液体,并通过红外光谱证明了该聚合离子液体的成功合成,并且通过热重分析研究了其热稳定性,它的微观形貌通过场发射扫描电镜来观察,通过固体核磁共振碳谱确定了催化剂的结构,通过酸碱中和滴定确定了催化剂具有高酸密度酸密度(2.2mmol/g)。以油酸和甲醇的酯化作为目标反应,研究了该催化剂的催化活性。结果表明在最佳条件下,油酸甲酯的产率达到93.3%。经过四次循环实验后,油酸甲酯的产率没有明显的下降。
  采用自由基聚合合成了粉末型聚合N-甲基二烯丙基胺离子液体。油酸和甲醇的酯化被用来研究催化剂的活性。通过FT-IR,TG,SEM和TEM对催化剂进行了表征。催化剂的孔结构通过N2吸附脱附和压汞法研究。在最优条件下酯的产率达到95.9%。经过4次重复利用,酯的产率没有明显下降,这显示了催化剂的优良重复性。
  通过含酚羟基的离子液体和甲醛缩合合成了一种新型的聚离子液体(PIL-S)。应用了不同的表征技术,该催化剂具有高的酸度(4.5mmol/g)和良好的热稳定性,PIL-S的分解温度为240℃,适合酯的生产。由于这些良好的性质,聚离子液体(PIL-S)对酯化反应有良好的催化效果。PIL-S在其他酯化系统中也具有良好的催化作用。
  为了发现具有高催化活性的催化剂,采用自由基聚合合成了一种兼具有Br?nsted酸和Lewis酸的聚合离子液体。并通过红外光谱证明了该聚合离子液体的成功合成,并且通过热重分析研究了其热稳定性,他的微观形貌通过场发射扫描电镜来观察,N2吸附脱附的结果表明该聚合离子液体具有介孔和大孔,这些孔结构的存在有利于底物与酸位点接触。以乙酸正丁酯的合成作考察了该催化剂的催化活性。在最优条件下,酯的产率达到98.1%。
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