催化功能离子液体的合成及其性能研究

发布时间：2017-09-13 17:35

  本文关键词：催化功能离子液体的合成及其性能研究

  更多相关文章： 离子液体 催化 二氧化碳

【摘要】：离子液体(英文为room temperature ionic liquids,简写为RTILS)是指在室温或近于室温下呈液态的由离子构成的物质,又称室温熔融盐。离子液体的结构具有很大的可设计性,可通过修饰或调变阴阳离子的结构或种类来调控离子液体的物理化学性质,离子液体广泛应用在电化学、有机合成、催化、萃取分离、聚合等领域,是近年来世界各国研究者共同关注的热点。本论文主要的主要工作如下:(1)合成了两类基于咪唑类离子液体。第一类是以N,N’-二烷基咪唑为阳离子,以Br~-、PF_6~-、BF_4~-为阴离子制备出了9种单咪唑离子液体。第二类是以双咪唑[C_2(mim)_2]~(2+)、[C_4(mim)_2]~(2+)、[C_6(mim)_2]~(2+)为阳离子,Br~-为阴离子制备出了3种双咪唑离子液体。(2)对合成的12种离子液体进行了密度、表面张力、以及粘度等物理性质的测定,发现正负离子的体积半径是影响离子液体密度的主要因素,表面张力的大小主要取决于正负离子之间的静电作用,熔点的大小与阴阳离子的尺寸大小,结果对称性有关,粘度大小主要与阴阳离子间的范德华力、库伦力有关。并使用元素分析、红外光谱、紫外光谱、以及核磁共振等方法进行了分析表征。(3)考察了上述咪唑离子液体用于催化二氧化碳与环氧丙烷的环加成反应。在反应条件为100℃,1.5MP下反应1h,得出12种离子液体的催化性能。结果表明:当确定阳离子为[emim]~+,阴离子为Br~-、PF_6~-、BF_4~-,得出阴离子对催化效果的影响顺序为PF_6~-Br~-BF_4~-。当确定阴离子Br~-,阳离子为[emim]~+、[bmim]~+、[hmim]~+,阳离子对催化效果的作用大小顺序为[emim]~+bmim]~+[hmim]~+,得出催化性能随着阳离子上的取代烷基链长的增加而增大,当确定双咪唑离子液体的阴离子为Br~-,阳离子为[C_2(mim)_2]~(2+)、[C_4(mim)_2]~(2+)、[C_6(mim)_2]~(2+),阳离子对催化效果的作用大小顺序为[C_2(mim)_2]~(2+)[C_4(mim)_2]~(2+)[C_6(mim)_2]~(2+),同时通过以上的催化反应得出双阳离子液体催化性能高于单阳离子液体催化性能。对环加成反应条件进行了优化,考察了不同催化剂的用量、温度、压力、反应时间对催化反应的影响,给出了催化反应的最佳条件,1,1’-二甲基-3,3’-亚己基二咪唑二溴催化剂是在80℃,1.5MPa,不使用任何溶剂的情况下反应60min的效果最好,产物的收率可达78%。本文最后从分子、电子的水平对[bmim]Br,[bmim][BF4],[bmim][PF6]和C6(mim)2Br2四种离子液体进行了结构优化和频率计算、原子NBO电荷分布和分子轨道的量子化学计算。
【关键词】：离子液体 催化 二氧化碳
【学位授予单位】：西安石油大学
【学位级别】：硕士
【学位授予年份】：2016
【分类号】：O645.1
【目录】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 绪论9-23
• 1.1 离子液体的定义和发展9-10
• 1.2 离子液体的特性、种类及合成10-12
• 1.2.1 离子液体的特性10-11
• 1.2.2 离子液体的种类11
• 1.2.3 离子液体的合成11-12
• 1.3 离子液体的应用12-18
• 1.3.1 离子液体在有机合成中的应用12-15
• 1.3.2 离子液体在萃取分离中的应用15-17
• 1.3.3 离子液体在聚合反应中的应用17-18
• 1.4 离子液体在二氧化碳固定-转化中的应用18-19
• 1.4.1 功能化离子液体在二氧化碳固定中的研究19
• 1.5 二氧化碳合成碳酸丙烯酯的催化剂研究进展19-21
• 1.5.1 碳酸丙烯酯的应用19-20
• 1.5.2 碳酸丙烯酯的合成方法及生产工艺20-21
• 1.5.3 离子液体在二氧化碳与环氧化合物环加成反应生成环碳酸酯中的应用21
• 1.6 选题的背景和研究方法21-23
• 1.6.1 选题的背景21
• 1.6.2 课题研究的主要内容21-23
• 第二章 咪唑离子液体的合成23-28
• 2.1 实验部分23-27
• 2.1.1 实验试剂及实验仪器23-24
• 2.1.2 咪唑溴盐的合成24-25
• 2.1.3 四氟硼酸和六氟磷酸离子液体的合成25-27
• 2.1.4 双咪唑阳离子溴化盐的合成27
• 2.2 本章小结27-28
• 第三章 咪唑类离子液体的物理性质测定及结构表征28-47
• 3.1 咪唑离子液体的物理性质28-33
• 3.1.1 密度的测定28-30
• 3.1.2 表面张力的测定30-31
• 3.1.3 熔点的测定31-32
• 3.1.4 粘度的测定32-33
• 3.2 咪唑类离子液体的结构表征33-46
• 3.2.1 元素分析33-34
• 3.2.2 红外光谱分析34-40
• 3.2.3 紫外光谱分析40-42
• 3.2.4 热重分析42-44
• 3.2.5 核磁共振氢谱分析44-46
• 3.3 本章小结46-47
• 第四章 咪唑类离子液体的催化性能测试47-59
• 4.1 实验部分47-51
• 4.1.1 实验试剂及实验仪器47-48
• 4.1.2 实验方法与装置48-49
• 4.1.3 产物的定性分析49-50
• 4.1.4 产物的定量分析50-51
• 4.2 离子液体的催化性能测试51-52
• 4.3 反应条件的优化52-56
• 4.3.1 催化剂用量对催化效果的影响52-53
• 4.3.2 压力对反应的影响53-54
• 4.3.3 时间对反应的影响54-55
• 4.3.4 温度对催化效果的影响55-56
• 4.4 催化体系的优化56-58
• 4.4.1 改变反应底物测试催化性能56-57
• 4.4.2 离子液体催化剂的循环利用57-58
• 4.5 本章小结58-59
• 第五章 离子液体的量化计算59-65
• 5.1 结构优化59-62
• 5.2 NBO原子电荷分布62-63
• 5.3 分子的前线轨道63-65
• 结论65-66
• 致谢66-67
• 参考文献67-73
• 攻读硕士学位期间发表的论文73-74

【相似文献】

中国期刊全文数据库 前10条

1 杨四娟;王滨q，

本文编号：845080