新型酸性離子液體和負(fù)載型磷鎢酸的制備及對(duì)合成檸檬酸三丁酯的催化性能的研究.pdf

1、檸檬酸三丁酯（TBC）是一種綠色材料，可取代鄰苯二甲酸酯類作為增塑劑使用，在人體密切接觸的塑料產(chǎn)品中應(yīng)用廣泛，工業(yè)中幾乎都以濃硫酸作為催化劑進(jìn)行生產(chǎn)，存在諸多缺陷，本文以此為出發(fā)點(diǎn)結(jié)合均相催化以及多相催化反應(yīng)的特點(diǎn)，重點(diǎn)研究了針對(duì)酯化反應(yīng)的兩類綠色環(huán)保型催化劑—酸性離子液體和負(fù)載型磷鎢酸。
　　選用價(jià)格低廉的高哌啶為原料，制備了四種具有 Bronsted酸性的離子液體，分別是單核叔銨鹽離子液體1-(丙酸基)高哌啶硫酸氫鹽[HMIL

2、S]HSO4和1-(丙酸基)高哌啶對(duì)甲苯磺酸鹽[HMILS]OTs，雙核叔銨鹽離子液體雙-(1-高哌啶)亞丁基雙硫酸氫鹽 HMIBL[HSO4]2和雙-(1-高哌啶)亞丁基雙對(duì)甲苯磺酸鹽HMIBL[OTs]2，用1H NMR、FT-IR、TG和元素分析等手段對(duì)其結(jié)構(gòu)進(jìn)行了表征以及對(duì)其熱穩(wěn)定性進(jìn)行了測(cè)試，結(jié)果顯示，制備的離子液體與預(yù)設(shè)的結(jié)構(gòu)相符，產(chǎn)品的熱穩(wěn)定性較高，酸性測(cè)試顯示四種離子液體表現(xiàn)出較強(qiáng)酸性，其中兩種雙核叔銨鹽離子液體的酸性可

3、比擬硫酸。
　　以環(huán)氧樹(shù)脂 E-12、大孔離子交換樹(shù)脂 Amberlyst36和中孔二氧化硅CFG為載體，分別采用浸漬法制備了負(fù)載型磷鎢酸催化劑，用 FT-IR、XRD、SEM、TG等手段對(duì)其進(jìn)行了表征。研究表明以環(huán)氧樹(shù)脂E-12為載體、磷鎢酸負(fù)載量為15％時(shí)其催化劑的催化性能及穩(wěn)定性最好，磷鎢酸在載體上分布均勻，熱穩(wěn)定性較高，能滿足絕大多數(shù)酯化反應(yīng)。
　　分別將兩類新制備的催化劑用于合成檸檬酸三丁酯的反應(yīng)中，評(píng)價(jià)兩類催化劑

4、的催化性能，四種離子液體表現(xiàn)出不同的催化性能，大小為：HMIBL[HSO4]2>HMIBL[OTs]2>[HMILS]HSO4>[HMILS]OTs，通過(guò)單因素考察法確認(rèn)了離子液體HMIBL[HSO4]2作催化劑時(shí)的最優(yōu)工藝：n(正丁醇)：n(檸檬酸)：n(IL)=5：1：0.05、120℃下反應(yīng)3h，此條件下檸檬酸三丁酯的收率為98.45％，且該離子液體穩(wěn)定性較好，在未經(jīng)處理的情況下經(jīng)10次循環(huán)使用后催化性能未見(jiàn)大幅度的降低。三種負(fù)載

5、型磷鎢酸催化劑均表現(xiàn)出較高的催化性能，但多次重復(fù)使用結(jié)果顯示三種負(fù)載型磷鎢酸的負(fù)載穩(wěn)定性大小為：PW12/E-12(15)> PW12/Amberlyst36(20)>PW12/CFG(20)，其中PW12/E-12經(jīng)過(guò)10次循環(huán)使用其催化活性基本不變，表明環(huán)氧樹(shù)脂E-12對(duì)PW12表現(xiàn)出高強(qiáng)度的吸附力。在最優(yōu)反應(yīng)條件下：酸與醇的物質(zhì)的量比為1：5、催化劑的劑量為4％（負(fù)載的PW12占酸的質(zhì)量分?jǐn)?shù)）、120℃下反應(yīng)4.5 h，檸檬酸的轉(zhuǎn)