苄基氯聚合物固载离子液体对CO2环加成反应的催化性能

来源 :哈尔滨师范大学 | 被引量 : 0次 | 上传用户:zhoulei1964
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合成环状碳酸酯是化学固定CO2的有效途径之一,近年来探究催化这一类化学反应的催化剂得到了广泛的关注。本文通过纳米α-Fe2O3为催化剂催化苄基氯的自聚合反应,合成了新型聚合物即苄基氯聚合物(Benzyl Chloride Polymer,BCP)。应用FT-IR、1H-NMR、EA、GPC等方法对其进行表征,确定了它的组成及结构,同时对该聚合反应机理进行了推测。通过共价键合将N-甲基咪唑固载于聚合物(BCP)载体上,形成咪唑氯化物固载离子液体(BCP-IMCl),以及通过离子交换形成BCP-IMBr、BCP-IMBF4等,并用FT-IR、1H-NMR等方法进行表征,确定其组成与结构。将这些固载化离子液体型催化剂应用于催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的环加成反应,评价了固载离子液体对该反应的催化性能,结果表明BCP-IMBr表现了优良的性能。并且获得了最佳反应条件,即催化剂(BCP-IMBr)用量为0.3g,反应温度140℃,反应时间5h,CO2的初始压力为2.0MPa。在此最佳工艺条件下,我们得出环氧丙烷的转化率为71.4%,TON为37.0mol/molIL。并且催化剂可重复利用五次,而没发现活性的降低,循环利用性能良好。此外,将固载离子液体(BCP-IMBr)应用于二氧化碳与其他环氧化合物的环加成反应上。当CO2与环氧氯丙烷反应,发现了当催化剂的用量为0.3g,反应温度为130℃,反应时间为4h,CO2的初始压力为2.0MPa时是该反应的最佳反应条件。在此最佳工艺条件下,最终得出环氧氯丙烷的转化率为80.1%。在催化剂(BCP-IMBr)为0.3g,反应温度140℃,反应时间5h,CO2的初始压力为2.0MPa的反应条件下,我们将CO2分别与环氧乙烷、苯基环氧乙烷、1,2-环氧环己烷反应,最终得出当反应底物为环氧乙烷时,反应物转化率较高,达到82.1%;底物为苯基环氧乙烷时,反应物的转化率为67.8%;当底物为1,2-环氧环己烷时,反应时间为12h,反应物的转化率较低,仅为36.3%。
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