论文部分内容阅读
以二氧化碳为主的温室气体对全球环境的影响日益加剧，同时二氧化碳作为C1资源具有经济廉价、无毒环保、来源广泛和储量丰富的优点，因此化学固定二氧化碳合成精细化学品受到了全世界的广泛关注。通过二氧化碳和环氧化合物合成五元环状碳酸酯是目前CO2资源化利用的有效途径之一，100%的原子经济性完美的诠释了绿色化学的可持续发展理念；产物环状碳酸酯是高价值的精细化学品，可用作非质子极性溶剂、二次锂电池的电解质、制药和精细化学工业的中间体，同时也可用作聚碳酸酯和聚氨酯的合成原料。因此，设计开发低成本、合成方法简单、稳定且高效的催化体系不仅对此反应过程研究具有重要的学术意义，而且为环状碳酸酯的工业化生产提供了基础数据。本文通过无机酸与N-基化合物季铵化合成了质子酸离子液体，并通过FT-IR、NMR、ESI-MS等手段对离子液体的结构进行表征，利用紫外-可见光谱法对离子液体的酸性进行了测定，研究了离子液体的结构、酸性对其催化性能的影响，并对反应工艺条件进行了优化。在最优反应工艺条件下（[HMim]Br使用量为1mol%，反应温度为120℃，反应压力为1.5MPa，反应时间为2.0h），碳酸丙烯酯的收率可以达到94.5%。采用制备金属羧酸盐结构的方法将Lewis酸金属引入离子液体中合成了金属功能化离子液体催化剂，使之同时具有Lewis酸中心（金属）与Lewis碱中心（卤素），通过两者的协同作用催化二氧化碳与环氧化合物环加成反应制备环状碳酸酯。在最优反应条件下，碳酸丙烯酯的选择性高于98%，收率为91.9%，转化频率可达612h-1。通过共价键键合的方法，将金属官能化离子液体固载至高度交联的氯甲基化聚苯乙烯树脂（氯球）载体上，制备同时具有Lewis酸中心与Lewis碱中心的固载型催化剂。针对固载型金属官能化离子液体具有极好的稳定性这一优势，将催化剂进一步应用于微型固定床反应器中催化环氧氯丙烷与二氧化碳反应，结果表明在空速为1.0h-1，反应温度为120℃，反应压力为2.0MPa反应条件下连续反应120小时，色谱收率保持稳定，为实现大规模工业化应用奠定了基础。