異丁烯齊聚反應(yīng)是其高值化利用的途徑之一,液體酸（如:硫酸、離子液體）是該反應(yīng)的有效催化劑。由于異丁烯在催化劑相中的溶解度較低,反應(yīng)主要發(fā)生在酸烴界面,體系傳質(zhì)受限。Pickering乳液是指利用固體顆粒代替?zhèn)鹘y(tǒng)表面活性劑穩(wěn)定的乳液,已被廣泛用于提高多相反應(yīng)的效率。基于Pickering乳液的獨特性質(zhì),本論文提出以耐強(qiáng)酸乳化劑構(gòu)筑Pickering乳液強(qiáng)化異丁烯齊聚反應(yīng)的研究思路,通過在二氧化硅表面接枝功能基團(tuán)設(shè)計了耐強(qiáng)酸的乳化劑,以離子液體催化體系為水相構(gòu)筑了Pickering乳液,形成納微反應(yīng)器,系統(tǒng)研究了構(gòu)筑乳液條件對其物理化學(xué)性質(zhì)的影響規(guī)律,并以其為媒介強(qiáng)化異丁烯齊聚反應(yīng)的進(jìn)行。主要研究工作總結(jié)如下:（1）提出烷基鏈和磺酸基改性納米二氧化硅的策略,獲得了憎水性且可耐強(qiáng)酸的乳化劑。將不同鏈長烷基(即:C₁-、C₈-或C₁₈-)和烷基磺酸基團(tuán)接枝到二氧化硅表面,采用FT-IR、TGA、XPS、SEM、EDS等對其組成、形貌和接觸角進(jìn)行了表征。結(jié)果表明,所設(shè)計基團(tuán)成功接枝到納米顆粒表面,改性二氧化硅接觸角由22.8°增加... 

【文章來源】：鄭州大學(xué)河南省 211工程院校

【文章頁數(shù)】：85 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

硫酸催化異丁烯齊聚反應(yīng)流程圖

1緒論81.3.1膠束催化膠束催化這一概念早在1970年代后期就被提出，這一概念描述了超分子聚集體直接進(jìn)行的催化作用，之后分別由Fendler[95]和LaSorella[96]對關(guān)于膠束的類型、特點以及催化機(jī)理進(jìn)行了全面細(xì)致的研究，從此膠束催化作為一種新的兩相催化體系引起了研究人員的廣泛關(guān)注。在水相和不混溶有機(jī)物存在下，兩親性分子表面活性劑趨于在兩相之間起中介平衡作用。當(dāng)表面活性劑在水溶液中的濃度超過臨界膠束濃度（CMC）而形成的聚集體就稱為膠束，而在非水溶劑中超過臨界膠束濃度時則會形成反膠束，如圖1.3所示。膠束的大小范圍在5-10nm，通過約50-100個單體的聚集形成納米級組合處于熱力學(xué)平衡狀態(tài)，其中單體在聚集體之間快速交換。膠束的特征是疏水性核心（不與水接觸）和親水性表面（親水性基團(tuán)保持暴露于水中）共同作用來確保在溶劑中的溶解性，從而增加兩相反應(yīng)體系的接觸面積，增大催化效率。使用表面活性劑是在水相中實現(xiàn)非均相催化的最簡單方法之一，膠束環(huán)境不僅是以氣泡形式的均相催化，而且可作為具有獨特設(shè)計功能的納米反應(yīng)器，在許多反應(yīng)中得到了廣泛應(yīng)用[96-101]，包括Friedel-Crafts�；磻�(yīng)、烷基化反應(yīng)、酯化反應(yīng)、氧化反應(yīng)、多組分反應(yīng)等。圖1.3（a）膠束和（b）反膠束示意圖[97]Figure1.3(a)Micellesand(b)Reversemicelles.[97]1.3.2表面活性劑穩(wěn)定的乳液催化表面活性劑是一類具有獨特性質(zhì)的有機(jī)化合物，由于其兩親性而具有形成各種聚集體的能力，可以降低兩相之間的表面張力或界面張力[102]。表面活性劑

1緒論9的主要特性是親水親脂平衡（HLB）、化學(xué)結(jié)構(gòu)和電荷[103,104]。表面活化性能使表面活性劑成為優(yōu)異的乳化劑、分散劑和發(fā)泡劑[105]。由表面活性劑穩(wěn)定的水包油（O/W）或油包水（W/O）的一類兩相反應(yīng)體系統(tǒng)稱為乳液體系（如圖1.4所示），按照其粒徑大小可以分為微乳液(10-100nm)和乳液（0.5-20μm）體系。表面活性劑穩(wěn)定的乳液已經(jīng)在制藥、洗滌劑、化妝品、油漆、食品科學(xué)、納米技術(shù)、光電、生物修復(fù)、石油回收、化學(xué)轉(zhuǎn)化等領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用[106]。圖1.4表面活性劑穩(wěn)定的乳液Figure1.4Surfactantstabilizedemulsion.表面活性劑吸附在液體界面時可通過降低界面張力、增加表面彈性、增加電雙層排斥力以及增加表面粘度影響乳液穩(wěn)定性[107]。同樣，表面活性劑的性質(zhì)可以控制乳液中各相的排列，即哪個相將形成分散相、連續(xù)相。此外，界面和主體之間的表面活性劑交換會大大降低界面的粘彈性[108]。兩親性分子被用作催化納米反應(yīng)器，將具有酸/堿功能化的表面活性劑用在乳液催化體系，從而可以強(qiáng)化烷基化、酯化、醚化等反應(yīng)。Wang[17]等人提出了一種離子表面活性劑作為添加劑，以強(qiáng)化硫酸催化的異丁烷與工業(yè)丁烯烷基化反應(yīng)。對比研究了季銨鹽和季膦鹽類表面活性劑為添加劑時的催化活性，發(fā)現(xiàn)季銨離子表面活性劑比季膦類表面活性劑具有更優(yōu)異的改善產(chǎn)物分布的效果，可減少副反應(yīng)的發(fā)生。產(chǎn)物的改善和烷基化油品質(zhì)的提高可歸因于烴在酸中的充分分散，即在反應(yīng)體系中增強(qiáng)了傳質(zhì)。在最優(yōu)條件下，產(chǎn)物中C8選擇性提高了25wt%，產(chǎn)物的辛烷值（RON）可增加了4.5。表面活性劑催化體系的使用壽命為130次，而無添加劑的硫酸體系壽命為51次。以銨表面活性劑為添加劑的催化體系有望用于工業(yè)C4烷基化過程。

【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
[1]新型高效Br?nsted酸性離子液體催化劑體系催化烯烴齊聚反應(yīng)（英文）[J]. 王國芹,宋河遠(yuǎn),李瑞云,李臻,陳靜.  催化學(xué)報. 2018(06)
[2]Recent development of ionic liquid membranes[J]. Junfeng Wang,Jianquan Luo,Shicao Feng,Haoran Li,Yinhua Wan,Xiangping Zhang.  Green Energy & Environment. 2016(01)
[3]基于Ni/Al2O3催化的異丁烯二聚反應(yīng)精餾過程的動力學(xué)研究（英文）[J]. 童立威,陳立芳,葉銀梅,漆志文.  Chinese Journal of Chemical Engineering. 2015(03)



本文編號：3442610