本文關(guān)鍵詞：催化功能離子液體的合成及其性能研究

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【摘要】：離子液體(英文為room temperature ionic liquids,簡(jiǎn)寫為RTILS)是指在室溫或近于室溫下呈液態(tài)的由離子構(gòu)成的物質(zhì),又稱室溫熔融鹽。離子液體的結(jié)構(gòu)具有很大的可設(shè)計(jì)性,可通過修飾或調(diào)變陰陽離子的結(jié)構(gòu)或種類來調(diào)控離子液體的物理化學(xué)性質(zhì),離子液體廣泛應(yīng)用在電化學(xué)、有機(jī)合成、催化、萃取分離、聚合等領(lǐng)域,是近年來世界各國研究者共同關(guān)注的熱點(diǎn)。本論文主要的主要工作如下:(1)合成了兩類基于咪唑類離子液體。第一類是以N,N’-二烷基咪唑?yàn)殛栯x子,以Br~-、PF_6~-、BF_4~-為陰離子制備出了9種單咪唑離子液體。第二類是以雙咪唑[C_2(mim)_2]~(2+)、[C_4(mim)_2]~(2+)、[C_6(mim)_2]~(2+)為陽離子,Br~-為陰離子制備出了3種雙咪唑離子液體。(2)對(duì)合成的12種離子液體進(jìn)行了密度、表面張力、以及粘度等物理性質(zhì)的測(cè)定,發(fā)現(xiàn)正負(fù)離子的體積半徑是影響離子液體密度的主要因素,表面張力的大小主要取決于正負(fù)離子之間的靜電作用,熔點(diǎn)的大小與陰陽離子的尺寸大小,結(jié)果對(duì)稱性有關(guān),粘度大小主要與陰陽離子間的范德華力、庫倫力有關(guān)。并使用元素分析、紅外光譜、紫外光譜、以及核磁共振等方法進(jìn)行了分析表征。(3)考察了上述咪唑離子液體用于催化二氧化碳與環(huán)氧丙烷的環(huán)加成反應(yīng)。在反應(yīng)條件為100℃,1.5MP下反應(yīng)1h,得出12種離子液體的催化性能。結(jié)果表明:當(dāng)確定陽離子為[emim]~+,陰離子為Br~-、PF_6~-、BF_4~-,得出陰離子對(duì)催化效果的影響順序?yàn)镻F_6~-Br~-BF_4~-。當(dāng)確定陰離子Br~-,陽離子為[emim]~+、[bmim]~+、[hmim]~+,陽離子對(duì)催化效果的作用大小順序?yàn)閇emim]~+bmim]~+[hmim]~+,得出催化性能隨著陽離子上的取代烷基鏈長(zhǎng)的增加而增大,當(dāng)確定雙咪唑離子液體的陰離子為Br~-,陽離子為[C_2(mim)_2]~(2+)、[C_4(mim)_2]~(2+)、[C_6(mim)_2]~(2+),陽離子對(duì)催化效果的作用大小順序?yàn)閇C_2(mim)_2]~(2+)[C_4(mim)_2]~(2+)[C_6(mim)_2]~(2+),同時(shí)通過以上的催化反應(yīng)得出雙陽離子液體催化性能高于單陽離子液體催化性能。對(duì)環(huán)加成反應(yīng)條件進(jìn)行了優(yōu)化,考察了不同催化劑的用量、溫度、壓力、反應(yīng)時(shí)間對(duì)催化反應(yīng)的影響,給出了催化反應(yīng)的最佳條件,1,1’-二甲基-3,3’-亞己基二咪唑二溴催化劑是在80℃,1.5MPa,不使用任何溶劑的情況下反應(yīng)60min的效果最好,產(chǎn)物的收率可達(dá)78%。本文最后從分子、電子的水平對(duì)[bmim]Br,[bmim][BF4],[bmim][PF6]和C6(mim)2Br2四種離子液體進(jìn)行了結(jié)構(gòu)優(yōu)化和頻率計(jì)算、原子NBO電荷分布和分子軌道的量子化學(xué)計(jì)算。
【關(guān)鍵詞】：離子液體 催化 二氧化碳
【學(xué)位授予單位】：西安石油大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O645.1
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 第一章 緒論9-23
• 1.1 離子液體的定義和發(fā)展9-10
• 1.2 離子液體的特性、種類及合成10-12
• 1.2.1 離子液體的特性10-11
• 1.2.2 離子液體的種類11
• 1.2.3 離子液體的合成11-12
• 1.3 離子液體的應(yīng)用12-18
• 1.3.1 離子液體在有機(jī)合成中的應(yīng)用12-15
• 1.3.2 離子液體在萃取分離中的應(yīng)用15-17
• 1.3.3 離子液體在聚合反應(yīng)中的應(yīng)用17-18
• 1.4 離子液體在二氧化碳固定-轉(zhuǎn)化中的應(yīng)用18-19
• 1.4.1 功能化離子液體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劑研究進(jìn)展19-21
• 1.5.1 碳酸丙烯酯的應(yīng)用19-20
• 1.5.2 碳酸丙烯酯的合成方法及生產(chǎn)工藝20-21
• 1.5.3 離子液體在二氧化碳與環(huán)氧化合物環(huán)加成反應(yīng)生成環(huán)碳酸酯中的應(yīng)用21
• 1.6 選題的背景和研究方法21-23
• 1.6.1 選題的背景21
• 1.6.2 課題研究的主要內(nèi)容21-23
• 第二章 咪唑離子液體的合成23-28
• 2.1 實(shí)驗(yàn)部分23-27
• 2.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器23-24
• 2.1.2 咪唑溴鹽的合成24-25
• 2.1.3 四氟硼酸和六氟磷酸離子液體的合成25-27
• 2.1.4 雙咪唑陽離子溴化鹽的合成27
• 2.2 本章小結(jié)27-28
• 第三章 咪唑類離子液體的物理性質(zhì)測(cè)定及結(jié)構(gòu)表征28-47
• 3.1 咪唑離子液體的物理性質(zhì)28-33
• 3.1.1 密度的測(cè)定28-30
• 3.1.2 表面張力的測(cè)定30-31
• 3.1.3 熔點(diǎn)的測(cè)定31-32
• 3.1.4 粘度的測(cè)定32-33
• 3.2 咪唑類離子液體的結(jié)構(gòu)表征33-46
• 3.2.1 元素分析33-34
• 3.2.2 紅外光譜分析34-40
• 3.2.3 紫外光譜分析40-42
• 3.2.4 熱重分析42-44
• 3.2.5 核磁共振氫譜分析44-46
• 3.3 本章小結(jié)46-47
• 第四章 咪唑類離子液體的催化性能測(cè)試47-59
• 4.1 實(shí)驗(yàn)部分47-51
• 4.1.1 實(shí)驗(yàn)試劑及實(shí)驗(yàn)儀器47-48
• 4.1.2 實(shí)驗(yàn)方法與裝置48-49
• 4.1.3 產(chǎn)物的定性分析49-50
• 4.1.4 產(chǎn)物的定量分析50-51
• 4.2 離子液體的催化性能測(cè)試51-52
• 4.3 反應(yīng)條件的優(yōu)化52-56
• 4.3.1 催化劑用量對(duì)催化效果的影響52-53
• 4.3.2 壓力對(duì)反應(yīng)的影響53-54
• 4.3.3 時(shí)間對(duì)反應(yīng)的影響54-55
• 4.3.4 溫度對(duì)催化效果的影響55-56
• 4.4 催化體系的優(yōu)化56-58
• 4.4.1 改變反應(yīng)底物測(cè)試催化性能56-57
• 4.4.2 離子液體催化劑的循環(huán)利用57-58
• 4.5 本章小結(jié)58-59
• 第五章 離子液體的量化計(jì)算59-65
• 5.1 結(jié)構(gòu)優(yōu)化59-62
• 5.2 NBO原子電荷分布62-63
• 5.3 分子的前線軌道63-65
• 結(jié)論65-66
• 致謝66-67
• 參考文獻(xiàn)67-73
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的論文73-74

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1 楊四娟;王濱q，

本文編號(hào)：845080