酸性离子液体催化异丁烷/丁烯烷基化研究进展

固体酸催化剂解决了传统烷基化油催化剂的腐蚀性、污染严重等问题,但失活快、产量低,酸性离子液体的催化效果可达传统烷基化油催化剂水平,且产物易分离、可重复利用性好。介绍了酸性离子液体及其催化异丁烷/丁烯烷基化的机理;综述了3种酸性离子液体体系催化异丁烷/丁烯的性能,包括L酸离子液体、B酸离子液体以及B-L双酸性离子液体;主要分析了金属卤代物、B酸及其他促进剂对L酸性离子液体体系催化性能的影响。对催化异丁烷/丁烯烷基化用酸性离子液体的发展方向提出了展望。     

酸性离子液体催化苯酚与环己醇烷基化反应的研究

对SO3H-功能化离子液体[HSO3-bmim]HSO4催化苯酚与环己醇的烷基化反应进行研究,考察反应温度、反应时间、离子液体用量、反应物摩尔比等因素对烷基化反应转化率和选择性的影响,考察离子液体循环使用性能。结果表明,在反应温度200℃、n(苯酚):n(环己醇):n(离子液体)=14:10:1、反应时间6h的条件下,苯酚的转化率可达到75.7%,对环己基苯酚的选择性为61.6%,且离子液体重复使用3次后,其催化活性没有明显变化。     

功能化酸性离子液体中醛类环化三聚反应

在无任何有机溶剂和添加剂的条件下,以功能化酸性离子液体1-甲基-3-(4-磺酸基丁基)咪唑三氟甲烷磺酸盐为催化剂,研究了不同醛的环化三聚反应.结果表明,该催化体系具有反应条件温和、活性高、选择性好、产物与催化剂易分离以及催化剂可重复使用等优点.     

咪唑类氯铝酸离子液体的L ew is酸性和极化能力对苯烷基化反应性能的影响

合成了不同烷基和卤素取代的咪唑类氯铝酸离子液体([Rm im]X/A lC l3),用电喷雾-离子化质谱和红外光谱表征了离子液体的分子结构、Lew is酸性和极化能力,并将这些性质与离子液体在苯与1-十二烯烷基化反应中的催化性能进行关联。实验结果表明,对于咪唑类氯铝酸离子液体,[Bm im]+A l2C l6B r-具有适宜的Lew is酸性和极化能力,[Bm im]+A l2C l6B r-与1-十二烯的摩尔比为0.005时,1-十二烯的转化率可达93.2%,2-烷基苯的选择性为37.7%。     

酸性离子液体在乙醇脱水反应中的应用

以浓硫酸和几种酸性离子液体为催化剂,对乙醇脱水制乙烯反应进行了研究。探讨了催化剂类型、反应温度、乙醇流量等因素对反应的影响。实验结果表明,180℃时,以酸性离子液体1-丁磺酸基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([HSO3-BMIM]HSO4)为催化剂,乙醇的转化率(73.8%)及乙烯的选择性(86.6%)与浓硫酸为催化剂时相似,而酸性较弱的离子液体催化乙醇脱水反应的效果较差。在120～220℃范围内,[HSO3-BMIM]HSO4催化乙醇脱水反应时乙醇转化率及乙烯选择性随反应温度的升高而增加;在一定的乙醇流量范围(1.0～8.0mL/h)内,反应温度为180℃时乙醇转化率及乙烯选择性随乙醇流量的增大而降低,而在220℃时,乙醇转化率及乙烯选择性则变化不大,反应200h内乙醇转化率及乙烯选择性都保持在96%以上。     

酸性离子液体功能化MCM-36分子筛用于催化合成乙酸乙酯

采用化学接枝法将不同阴阳离子的酸性离子液体负载在MCM-36分子筛表面进行改性,合成了一系列负载离子液体型固体酸催化剂。通过~1H NMR、XRD、FTIR、TG、BET及表面酸量测试对改性分子筛的基础特性进行了表征,并考察了催化剂对乙酸乙酯合成反应的催化特性。表征结果显示,离子液体的负载对MCM-36分子筛基体的晶相结构未产生破坏,催化剂仍保留原有的层状柱撑结构,孔道特性相对较好,且具有良好的热稳定性。通过控制离子液体负载量和改变离子液体的阴阳离子结构均可有效地调控催化剂的表面酸量。实验结果表明,以离子液体3-磺酸丁基-1-(3-三乙氧基硅)丙基咪唑硫酸氢盐对MCM-36分子筛进行负载改性后,在100℃、4 h、m(催化剂)∶m(乙酸)=0.05、n(乙醇)∶n(乙酸)=2的条件下,乙酸转化率为84.42%,乙酸乙酯选择性达100%。经5次重复利用后仍具有与MCM-36分子筛相当的催化活性,且乙酸乙酯的选择性仍可达100%。     

酸性聚醚离子液体中异丁烷和异丁烯的烷基化反应

The Br?nsted-acidic polyether ionic liquids (ILs) with different polymerization degrees (n value) were prepared via the reaction of tetramethylguanidine and epoxy ethane, followed by successive reactions with 1,3-propane sultone and trifluoromethanesulfonic acid (TfOH). The prepared ILs were characterized by infrared spectroscopy and 1H nuclear magnetic resonance spectroscopy, and their thermal stability was determined by thermal gravimetry. The synthesized polyether ILs coupled with TfOH were used to catalyze the alkylation reaction of isobutane and isobutene for the preparation of alkylate gasoline. The polyether ILs could improve the substrate dissolution and promote the separation of the catalyst from the products. The ideal IL (n = 94) was determined. The optimized alkylation reaction conditions covered: a VTfOH / VIL ratio of 0.35, a reaction temperature of 40 °C, a reaction time of 50 min, and a stirring speed of 800 r/min. The conversion of isobutene was 92.4% and the selectivity for the C8-product was 81.6%. Under optimal conditions, the catalyst life was determined and TfOH showed improved cyclic performance in the polyether ILs. After 8 operating cycles, the catalytic activity of the catalyst showed negligible decline.     

酸性功能化离子液体催化脂肪族醇酸酯化反应

实验探索了酸性功能化室温离子液体1-甲基-3-丙磺酸基咪唑硫酸氢盐([mimps][HSO_4])催化乙酸、丙酸与乙醇、异丙醇、正丁醇进行醇酸酯化反应的新工艺。考察了反应温度、反应时间、物料比等对酯化反应的影响。结果表明:在优化工艺条件下,乙酸乙酯、乙酸异丙酯、乙酸丁酯、丙酸乙酯、丙酸丁酯的产率分别为82%,86%,87%,72%,83%,化学选择性超过99%,生成的羧酸酯不溶于催化体系,产物与催化体系分层,通过简单的倾析实现产物分离过程。离子液体循环使用10次,催化活性无明显降低。     

离子液体催化苯酚与叔丁醇烷基化反应

 研究了SO₃H-功能化离子液体的合成、表征及其催化苯酚与叔丁醇(TBA)烷基化反应的性能. 考察了反应时间t、反应温度T、反应物摩尔比及离子液体(IL)用量等因素对反应性能的影响, 并考察了离子液体的重复使用性能. 结果表明, 在T=70℃、t=420min、n(Phenol):n(TBA):n(IL)=1:1:1的优化反应条件下, 苯酚的转化率可以达到79.6%, 邻-叔丁基苯酚的选择性达到了52.4%. 离子液体重复使用4次, 其活性基本不变.     

三甲胺基SO3H-功能化离子液体的合成及其催化对苯二酚叔丁基化的反应

 以三甲胺、1.3-丙烷磺内酯和1.4-丁烷磺内酯为原料，合成了三甲胺基SO₃H-功能化离子液体(IL)，采用NMR，TOF-MS，TG等手段表征了其结构和热稳定性；以对苯二酚(HQ)与叔丁醇(TBA)的烷基化反应为探针，考察了反应时间、HQ与TBA摩尔比、离子液体与HQ摩尔比、反应温度等因素对反应性能的影响, 并考察了离子液体的重复使用性能。结果表明, 在最佳反应条件下T=343K, t=90min, n(HQ):n(TBA):n(IL)=2:3:1下, HQ的转化率可以达到68.4%, 2-叔丁基对苯二本人(TBHQ)的选择性达到75.1%. 离子液体重复使用6次, 其活性不变。     

于离子液体的高酸原油脱酸效果研究

利用咪唑和环烷酸反应生成与原油极性差异大、易于分离的离子液体，脱除原油中的环烷酸。考察了咪唑含量、剂油比、反应时间、反应温度和搅拌速率对高酸原油一级脱酸效果的影响，并在所选的一级脱酸反应条件下，进一步考察了三级逆流萃取的脱酸效果。结果表明，在咪唑质量分数为30%、剂油质量比为0.4、反应时间5 min、反应温度30 ℃、搅拌速率300 r/min的条件下，北疆原油的一级脱酸率可达61.5%，酸值较低的蓬莱原油的一级脱酸率可达68.6%，酸值更低的1号和2号调和油一级脱酸率分别达到了70.6%和72.2%。试验所用的四种原油在剂油质量比为0.4时，三级逆流萃取的脱酸率可以提高到75%左右；当剂油质量比增大到0.6时，三级逆流萃取的脱酸率可达到84%以上。     

离子液体合成长链烷基苯

以常压下合成的氯代1-丁基-3-甲基咪唑氯铝酸盐([BMIM]Cl-AlCl3)离子液体作催化剂,通过正交实验考察其对苯与正十二烯的烷基化反应性能,研究了温度、苯/烯摩尔比和离子液体量等反应条件对转化率和2-位异构体选择性的影响。与传统催化剂相比,降低了反应温度、苯/烯摩尔比和催化剂用量。离子液体在25℃、AlCl3/正十二烯摩尔比为0.07、苯/烯摩尔比等于8时就具有很高的催化活性。     

离子液体催化邻甲酚与叔丁醇烷基化反应

 以烷基胺、吡啶、咪唑等为原料合成了SO₃H-功能化的离子液体（ILs）。采用 NMR、TG DTG 对离子液体的结构及物性进行了表征,并考察其在邻甲酚（o-Cresol）和叔丁醇（TBA）烷基化反应中的催化性能。考察了反应条件对离子液体催化邻甲酚烷基化反应的影响,以及离子液体的重复使用性,比较了离子液体与常规酸催化剂在邻甲酚叔丁醇烷基化反应中的催化性能。结果表明,以N-（4-磺酸基）丁基三乙胺硫酸氢盐离子液体（IL2）为催化剂,在优化条件（θ=80℃,t=6 h,n(o-Cresol)∶n(TBA)∶n(IL2)=1∶1∶0.2）下,邻甲酚的转化率、6-叔丁基邻甲酚（6-TBC）的选择性可分别达到80.9%和44.1%,优于液体酸和固体酸的催化效果。     

吡咯烷酮酸性离子液体高效催化纤维素水解制葡萄糖

合成并表征了一系列咪唑类和吡咯烷酮类酸性离子液体,并以这些离子液体作催化剂,采用1-丁基-3-甲基咪唑氯化盐([Bmim]Cl)为溶剂,开展了纤维素催化水解制葡萄糖的研究。先以纤维二糖为模型化合物,考察了纤维二糖-葡萄糖体系的稳定性,后续又分别考察了加水量、加水时间、催化剂种类及用量、反应温度和时间等因素对纤维素水解制葡萄糖反应的影响。结果表明,与咪唑类酸性离子液体相比较,吡咯烷酮类酸性离子液体是更优良的促进纤维素水解的催化剂。采用1-甲基-2-吡咯烷酮甲基磺酸盐(［Hnmp］CH₃SO₃)酸性离子液体为催化剂时,在110℃下,当催化剂、纤维素中包含的葡萄糖单元、水三者的摩尔比为1∶3∶210,加水方式为40 min内每隔10 min加1次,分5次加完时,反应2 h,葡萄糖的收率为68%。     

采用质子酸离子液体反应萃取精馏制备醋酸甲酯

以醋酸、甲醇为原料,以质子酸离子液体为催化剂和萃取剂,采用反应萃取精馏法制备了醋酸甲酯。考察了质子酸离子液体和配料比、回流比及反应时间对反应萃取精馏的影响。实验结果表明,质子酸离子液体是制备醋酸甲酯的良好催化剂和萃取剂,能消除醋酸甲酯与水或甲醇的共沸点,提高醋酸甲酯的纯度和收率;在3种质子酸离子液体[Hmim]CF3COO,[Hmim]BF4,[Hmim]HSO4中,[Hmim]HSO4(Hmim为N-甲基咪唑)的催化活性最高。反应萃取精馏的最佳工艺条件是:m(HOAc)∶m(CH3OH)∶m([Hmim]HSO4)=100∶50∶1,回流比2.5,反应时间30min。在此条件下,醋酸甲酯的纯度可达99.84%,收率可达98.65%。采用闪蒸的方法可回收醋酸、甲醇及质子酸离子液体,质子酸离子液体可重复使用8次。     

The Deep Oxidative Desulfurization of Fuels Catalyzed by Surfactant-type Octamolybdate in Acidic Ionic Liquids

Four surfactant-type octamolybdates were synthesized, characterized, and then used as effective catalysts associated with H₂O₂ as oxidant in the acidic ionic liquid, which has been found suitable for deep removal of organic sulfur in fuels. Under the favorable conditions, the sulfur removal could reach almost 100%, which was much better than desulfurization performance by the simple extraction with acidic ionic liquid. Moreover, this acidic ionic liquid can be recycled six times by distillation without obviously decrease in activity. Meanwhile, the mechanism of oxidation desulfurization was also elaborated.     

一种新型润滑剂——离子液体的摩擦学研究现状

随着人们对润滑剂综合性能要求的提高,各国科学家都致力于开发研究高性能的新型润滑材料.离子液体具有低熔点、不易燃、挥发性低和热稳定性高等特点,有望成为理想的、绿色的、极具发展前途的新型润滑剂,离子液体的摩擦学研究已越来越受到关注.文章简述了离子液体的概念、组成和特点,全面介绍了离子液体的摩擦学研究现状,其中包括常见离子液体和功能化离子液体的摩擦学性能研究以及离子液体中纳米微粒的制备及其摩擦学研究情况,并对今后离子液体的摩擦学研究趋势进行了展望.     

Friedel-Crafts Alkylation of Benzene with 1-hexadecene in Ionic Liquids Prepared In Situ

Abstract

Hexadecylbenzene was prepared by the alkylation of benzene with 1-hexadecene in ionic liquids prepared by in-situ method. Gas chromatography (GC) and gas chromatography-mass spectrometry (GC/MS) were used as the evaluation method for alkylation technology. The influences of the type and acidity strength of catalysts, molar ratio of benzene to alkenes, reaction temperature and time, recycling use of catalysts on conversion for alkenes, selectivity for mono-alkylbenzene, and distribution of isomers were investigated. Under the optimum reaction condition, 100% of conversion and selectivity were both obtained, and the selectivity for m-isomers (with benzene rings located at the middle positions along the alkyl chains) achieved 50.63%. The acidity strength had significant influence on the distribution of isomers.