功能化離子液體的制備及其催化合成碳酸二甲酯反應(yīng)研究.pdf

1、本文以吡啶、溴代正丁烷、N-甲基咪唑、3-溴丙胺氫溴酸鹽為原料合成了溴代N-丁基吡啶離子液體和1-（1-氨基丙基）-3-甲基咪唑溴鹽離子液體（[NH2p-mim]Br），同時，通過紅外光譜、核磁共振氫譜、掃描電鏡等表征手段對合成產(chǎn)物的結(jié)構(gòu)進行了確證。對合成的離子液體物理性能，如吸收CO2性能、溶解性能、電導(dǎo)率、吸水性能，熔點和熱穩(wěn)定性進行了測試。在性能測試基礎(chǔ)上，細致的研究了吸收溫度、離子液體質(zhì)量濃度、鼓入的CO2流量等因素對離子液體吸

2、收 CO2性能的影響。以離子液體為催化劑，催化CH3OH和CO2直接合成碳酸二甲酯反應(yīng)，實驗中研究了反應(yīng)溫度、反應(yīng)時間、甲醇加量、碘甲烷加量、碳酸鉀加量等因素對合成碳酸二甲酯產(chǎn)率的影響。實驗結(jié)果表明：
　?。?）以溴代正丁烷、吡啶為原料，合成溫度為100℃，反應(yīng)時間為3 h，反應(yīng)物物質(zhì)的量比為1:1時，合成溴代N-丁基吡啶離子液體的產(chǎn)率最大。以N-甲基咪唑和3-溴丙胺氫溴酸鹽為原料，合成溫度為85℃，反應(yīng)時間為24 h，反應(yīng)物物質(zhì)

3、的量比為1:0.8時，合成[NH2p-mim]Br離子液體的產(chǎn)率達到最大。同時，使用核磁共振氫譜分析儀，紅外光譜分析儀，掃描電鏡等手段表征合成產(chǎn)物，表征結(jié)果顯示所合成產(chǎn)物與目標產(chǎn)物結(jié)構(gòu)一致。
　?。?）兩種離子液體的性質(zhì)存在明顯的不同。[NH2p-mim]Br功能化離子液體的吸收CO2負荷明顯大于溴代N-丁基吡啶離子液體；溴代N-丁基吡啶離子液體的電導(dǎo)能力略大于[NH2p-mim]Br離子液體；溴代N-丁基吡啶離子液體的吸水能力大

4、于[NH2p-mim]Br離子液體，但是溴代N-丁基吡啶離子液體吸水達到飽和所需的時間更長；在離子液體的熱穩(wěn)定性方面，[NH2p-mim]Br離子液體擁有更寬的液程，即處于液態(tài)的溫度范圍更寬，為27.5℃至288℃，大于溴代N-丁基吡啶離子液體99.3℃至238℃的液程。
　?。?）溴代N-丁基吡啶離子液體吸收CO2負荷隨著離子液體質(zhì)量分數(shù)的增加而增加；吸收負荷隨吸收溫度的升高而降低；離子液體吸收CO2負荷隨鼓入CO2流量的增加達

5、到飽和所需要的時間縮短。離子液體再生實驗表明，再生后的離子液體對CO2的吸收性能基本不變，表明離子液體可重復(fù)使用。[NH2p-mim]Br離子液體吸收CO2負荷隨著離子液體質(zhì)量分數(shù)的增加而增加；隨著溫度的升高，吸收CO2負荷降低；吸收負荷隨CO2流量的增加，離子液體達到飽和所需要的時間縮短。[NH2p-mim]Br吸收CO2負荷明顯大于溴代N-丁基吡啶離子液體，也說明了常規(guī)離子液體吸收CO2的物理作用小于功能化離子液體的化學(xué)作用。

6、>　　（4）溴代N-丁基吡啶離子液體為催化劑合成碳酸二甲酯反應(yīng)中，離子液體的參與明顯提高了反應(yīng)體系合成碳酸二甲酯的合成產(chǎn)率。合成碳酸二甲酯的最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度90℃，反應(yīng)壓力3 MPa，碘甲烷加量4 mL，碳酸鉀加量4g，反應(yīng)時間7h，離子液體的加量5 g。[NH2p-mim]Br離子液體為催化劑合成碳酸二甲酯反應(yīng)，離子液體可提高了碳酸二甲酯的合成產(chǎn)率。合成碳酸二甲酯的最佳反應(yīng)條件：反應(yīng)溫度80℃，反應(yīng)壓力2.5 MPa，碘甲烷加量