固載型離子液體催化CO2與環(huán)氧化物合成環(huán)狀碳酸酯的研究.pdf

1、二氧化碳(CO2)是目前地球上最主要的溫室氣體,如何將其資源化是這些年來人們普遍關(guān)注的焦點。CO2與環(huán)氧化物環(huán)加成制備環(huán)狀碳酸酯的反應(yīng),不僅反應(yīng)原料價格低,原子利用率高,而且副產(chǎn)物少,是目前對CO2的資源化利用研究較多的一個反應(yīng)。在催化CO2與環(huán)氧化物環(huán)加成反應(yīng)的諸多催化劑中,離子液體以其獨特的性質(zhì)受到人們的關(guān)注。本論文旨在研究用于CO2與環(huán)氧化物環(huán)加成反應(yīng)制備環(huán)狀碳酸酯的高效固載型離子液體多相催化劑,并試圖揭示其可能的催化反應(yīng)機理。<

2、br>　　本論文首先研制了一種羧基官能化的咪唑基離子液體多相催化劑:高度交聯(lián)聚二乙烯基苯負載3-(2-羧基乙基)-1-(3-氨丙基)咪唑溴化物的離子液體催化劑。系統(tǒng)考察了反應(yīng)條件(溫度、時間、CO2初始壓力)和水對催化劑活性的影響。結(jié)果表明,該催化劑對CO2與環(huán)氧化物的環(huán)加成反應(yīng)具有較好的催化活性,在優(yōu)化的反應(yīng)條件(140℃、CO2初始壓力2MPa、反應(yīng)時間4h)下所得碳酸丙烯酯的產(chǎn)率和選擇性分別為96.1%和99.8%;在多種環(huán)氧化物

3、與CO2的環(huán)加成反應(yīng)中,該催化劑均表現(xiàn)出了較高的催化活性;體系中微量水的存在(H2O/PO摩爾比小于0.6)對環(huán)加成反應(yīng)影響較小,但是隨著水量的增加,環(huán)氧化物水解產(chǎn)物增多,導(dǎo)致環(huán)狀碳酸酯的產(chǎn)率降低;催化劑具有較好的重復(fù)使用性能,循環(huán)使用4次后,產(chǎn)物產(chǎn)率基本沒有變化,選擇性始終大于99.5%;此外,還揭示了該催化劑催化環(huán)加成反應(yīng)進行的可能機理,初步推斷該催化劑具有較高催化活性的原因可能與載體、COOH以及Br。之間的協(xié)同效應(yīng)有關(guān)。

4、　　為了尋求價廉易得的高效催化劑,采用工業(yè)中間體氯甲基化聚苯乙烯為載體,分別與N,N-二甲基乙胺和N,N-二甲基甘氨酸反應(yīng),制備了聚合物負載季銨鹽離子液體多相催化劑,分別記為PS-QNS和PS-CONS。以PS-CQNS為催化劑,考察了催化劑的量和反應(yīng)溫度、時間以及CO2初始壓力對環(huán)加成反應(yīng)的影響。在相對溫和的反應(yīng)條件(150℃、CO2初始壓力2Mpa、反應(yīng)時間5h)下,PS-CQNS催化CO2與環(huán)氧丙烷反應(yīng)所得碳酸丙烯酯的產(chǎn)率和選擇性