發(fā)布時(shí)間：2017-07-28 10:04

  本文關(guān)鍵詞：聚合酸性離子液體的制備及催化合成酯的工藝研究

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【摘要】：作為重要的化工產(chǎn)品,酯類物質(zhì)與人類的生活息息相關(guān)。工業(yè)上用于酯化反應(yīng)的催化劑主要有濃硫酸和酸性樹脂兩類。濃硫酸存在腐蝕設(shè)備,嚴(yán)重污染環(huán)境等問題,酸性樹脂存在機(jī)械強(qiáng)度小,在溶脹過程中容易破裂的問題。作為一種新型綠色化合物,離子液體被廣泛應(yīng)用于溶劑、電解液、催化劑等領(lǐng)域,作為催化劑,其存在分離回收難,易泄露等問題。聚合離子液體結(jié)合了聚合物和離子液體的雙重性質(zhì),可有效克服上述催化劑的缺點(diǎn)。為了尋找催化活性高、可聚合為固體的離子液體催化劑,本文首先合成了8種粉末型聚咪唑類酸性離子液體,用催化合成丁二酸二甲酯測(cè)其活性。聚乙烯咪唑三氟甲磺酸離子液體(P[Vim]CF_3SO_3)的催化性能最好,對(duì)其進(jìn)行紅外光譜、差熱-熱重、掃描電子顯微鏡的表征,結(jié)果表明:合成出的P[Vim]CF_3SO_3有良好的熱穩(wěn)定性,顆粒大小為200nm左右。確定了合成丁二酸二甲酯較佳的工藝條件,丁二酸的轉(zhuǎn)化率達(dá)96.5%。P[Vim]CF_3SO_3催化劑重復(fù)使用5次,催化活性基本不變。采用自由基聚合合成了球形毫米級(jí)聚吡啶三氟甲磺酸離子液體(PV-St-CF_3SO_3),通過紅外光譜、差熱-熱重、X射線衍射儀、掃描電鏡對(duì)其進(jìn)行表征,并與市售商業(yè)樹脂進(jìn)行了對(duì)比�？疾炝宿D(zhuǎn)速、分散劑用量、聚合單體與溶劑體積比例及反應(yīng)溫度對(duì)PV-St-CF_3SO_3粒徑大小的影響。在特定的反應(yīng)裝置中,合成出不同形狀、大小均一的聚合離子液體。評(píng)價(jià)了PV-St-CF_3SO_3催化劑對(duì)合成甲基丙烯酸甲酯的催化效果,催化劑重復(fù)使用性能良好。在合成聚合離子液體時(shí)加入致孔劑甲苯和正庚烷,N-乙烯基吡咯烷酮、苯乙烯在交聯(lián)劑的作用下,合成出帶有特定孔徑的聚乙烯基吡咯烷酮硫酸離子液體(PVP-St-HSO_4)。對(duì)其進(jìn)行了一系列的表征。采用環(huán)己烷為帶水劑,考察了催化劑對(duì)合成乙酸正丁酯的催化效果,確定了最佳工藝條件,離子液體具有較好的重復(fù)使用性能。采用Stober法合成了納米級(jí)SiO_2,將聚合酸性離子液體負(fù)載到SiO_2上,對(duì)其進(jìn)行了紅外光譜、差熱-熱重、掃描電子顯微鏡、透射電子顯微鏡表征。采用環(huán)己烷為帶水劑,用該催化劑對(duì)5種酯化反應(yīng)體系及進(jìn)行了評(píng)價(jià),考察了催化劑重復(fù)使用效果。結(jié)果表明,其催化效果較未負(fù)載的聚合酸性離子液體差,并且催化劑重復(fù)效果不佳。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 聚合離子液體 催化劑 負(fù)載 酯化反應(yīng)
【學(xué)位授予單位】：河北科技大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：TQ225.24;O645.1
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第1章 緒論10-18
• 1.1 研究背景10
• 1.2 聚合離子液體10-13
• 1.2.1 聚合離子液體的分類及性質(zhì)10-11
• 1.2.2 聚離子液體合成的方法11-12
• 1.2.3 聚合離子液體的應(yīng)用12-13
• 1.3 酯化反應(yīng)13-16
• 1.3.1 雜多酸催化劑14
• 1.3.2 強(qiáng)酸性陽離子交換樹脂14-15
• 1.3.3 分子篩催化劑15
• 1.3.4 固體超強(qiáng)酸催化劑15
• 1.3.5 離子液體催化劑15-16
• 1.4 本論文的意義與研究內(nèi)容16-18
• 1.4.1 課題來源16
• 1.4.2 論文的研究意義16-17
• 1.4.3 論文的研究內(nèi)容17-18
• 第2章 粉末型聚咪唑類酸性離子液體的制備及催化合成丁二酸二甲酯18-28
• 2.1 引言18
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分18-21
• 2.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑18-19
• 2.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備19
• 2.2.3 實(shí)驗(yàn)過程19-21
• 2.3 結(jié)果與討論21-27
• 2.3.1 不同聚合離子液體對(duì)合成丁二酸二甲酯的催化效果21
• 2.3.2 P[Vim]CF_3SO_3催化劑紅外譜圖分析21-22
• 2.3.3 P[Vim]CF_3SO_3催化劑掃描電鏡分析22-23
• 2.3.4 P[Vim]CF_3SO_3催化劑差熱-熱重分析23-24
• 2.3.5 P[Vim]CF_3SO_3催化合成丁二酸二甲酯反應(yīng)條件的優(yōu)化24-25
• 2.3.6 P[Vim]CF_3SO_3催化劑重復(fù)使用性能25-26
• 2.3.7 產(chǎn)品的分析26-27
• 2.3.8 不同催化劑的催化效果比較27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第3章 球形毫米級(jí)聚吡啶類酸性離子液體的制備及催化合成甲基丙烯酸甲酯28-42
• 3.1 引言28
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分28-31
• 3.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑28-29
• 3.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備29
• 3.2.3 實(shí)驗(yàn)過程29-31
• 3.3 結(jié)果與討論31-40
• 3.3.1 PV-St-CF_3SO_3催化劑紅外譜圖分析31-32
• 3.3.2 PV-St-CF_3SO_3催化劑差熱-熱重分析32
• 3.3.3 PV-St-CF_3SO_3催化劑X-射線衍射分析32-33
• 3.3.4 PV-St-CF_3SO_3催化劑形貌分析33-34
• 3.3.5 PV-St-CF_3SO_3催化劑合成條件的優(yōu)化34-37
• 3.3.6 不同催化劑催化性能的比較37-38
• 3.3.7 PV-St-CF_3SO_3催化合成MMA反應(yīng)條件的優(yōu)化38-40
• 3.4 合成不同形狀的PV-St-CF_3SO_3催化劑40-41
• 3.5 本章小結(jié)41-42
• 第4章 聚乙烯基吡咯烷酮酸性離子液體的制備及催化合成乙酸正丁酯42-52
• 4.1 引言42
• 4.2 實(shí)驗(yàn)部分42-44
• 4.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑42
• 4.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備42
• 4.2.3 實(shí)驗(yàn)過程42-44
• 4.3 結(jié)果與討論44-49
• 4.3.1 PVP-St-HSO_4催化劑紅外譜圖分析44-45
• 4.3.2 PVP-St-HSO_4催化劑差熱-熱重分析45-46
• 4.3.3 PVP-St-HSO_4催化劑形貌及吸附-脫附等溫線分析46-47
• 4.3.4 PVP-St-HSO_4催化劑X-射線衍射分析47-48
• 4.3.5 PVP-St-HSO_4催化合成乙酸正丁酯反應(yīng)條件的優(yōu)化48-49
• 4.3.6 PVP-St-HSO_4催化劑的重復(fù)使用性能49
• 4.4 本章小結(jié)49-52
• 第5章 負(fù)載型聚合酸性離子液體的制備及酯化反應(yīng)52-60
• 5.1 引言52
• 5.2 實(shí)驗(yàn)部分52-54
• 5.2.1 實(shí)驗(yàn)原料與試劑52-53
• 5.2.2 實(shí)驗(yàn)儀器與設(shè)備53
• 5.2.3 實(shí)驗(yàn)過程53-54
• 5.3 結(jié)果與討論54-58
• 5.3.1 SiO_2負(fù)載型酸性聚合離子液體紅外譜圖分析54
• 5.3.2 SiO_2負(fù)載型酸性聚合離子液體差熱-熱重分析54-55
• 5.3.3 SiO_2負(fù)載型酸性聚合離子液體X-射線衍射分析55-56
• 5.3.4 SiO_2負(fù)載型酸性聚合離子液體掃描電鏡及能譜分析56-57
• 5.3.5 SiO_2負(fù)載型酸性聚合離子液體透射電鏡分析57
• 5.3.6 SiO_2負(fù)載型酸性聚合離子液體酯化反應(yīng)57
• 5.3.7 SiO_2負(fù)載型酸性聚合離子液體重復(fù)使用性能57-58
• 5.4 本章小結(jié)58-60
• 結(jié)論60-62
• 參考文獻(xiàn)62-68
• 攻讀碩士學(xué)位期間所發(fā)表的論文68-70
• 致謝70-72
• 個(gè)人簡(jiǎn)歷72

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本文編號(hào)：583478