季铵化壳聚糖催化环氧丙烷与CO2合成碳酸丙烯酯

采用化学键合法,将季铵盐分子负载到生物高分子壳聚糖上,制备了季铵化壳聚糖催化剂,并采用傅里叶变换红外光谱对催化剂进行了表征.表征结果显示,季铵盐羟丙基三甲基氯化铵通过共价键与壳聚糖氨基上的氮原子结合.将该催化剂用于催化环氧丙烷与CO2合成碳酸丙烯酯(PC),考察了反应时间、反应压力和反应温度对PC收率和选择性的影响.在反应温度160 ℃、反应时间6 h、催化剂用量1 mmol、环氧丙烷4 mL的条件下,PC的收率达98%、选择性达99%.反应压力对PC的收率和选择性影响不大.催化剂循环使用5次后,PC的选择性变化不大,PC的收率略有下降.     

分子筛负载氨基、羟基离子液体催化CO2和环氧丙烷合成碳酸丙烯酯

合成了含氨基、羟基的双功能团离子液体氯化1-(2-羟乙基)-3-氨基丙基咪唑和单氨基功能团离子液体氯化-1-胺-丙基-3-甲基咪唑。将离子液体(ILs)负载在介孔分子筛SBA-15上,考察其催化CO2和环氧丙烷(PO)合成碳酸丙烯酯(PC)的反应性能,并用核磁共振进行表征。结果表明,与单功能团离子液体相比,双功能团离子液体具有优良的催化效率,在反应温度373 K、反应压力1.8 MPa条件下,其催化CO2和环氧丙烷制备碳酸丙烯酯,PO的转化率和PC的选择性分别达到90.4%、92.5%。通过Gaussian 09软件DFT方法中的B3LYP/6-311+G(d,p)基组理论分析了ILs与PO的稳定结构、相互作用关系、结合键能、电荷分布、静电势能差、前沿轨道及位能差,计算结果表明离子液体上的官能团氨基、羟基与PO耦合产生氢键,由此推测了环加成反应机理。     

CO_2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的多相催化剂研究

通过混合氯球固载化的离子液体(PS-Mim)、助剂A和助剂B,然后压制成型,制备了一种新型的多相固体催化剂(PS-Mim-A-B),并在固定床反应器上评价其由CO2和环氧丙烷(PO)合成碳酸丙烯酯(PC)的催化性能。考察了温度、压力、空速、反应物的比例对反应的影响。结果表明,该催化剂具有极高的催化活性。当反应温度为120℃、压力为2MPa、空速为1h-1、CO2和PO进料物质的量比为2∶1时,PC的收率可达96%以上,PC的选择性在99.5%左右。     

吡啶季铵盐离子液体催化环氧丙烷与CO_2的反应

利用吡啶在避光条件下与氯代正丁烷进行反应,得到吡啶季铵盐离子液体。将该离子液体作为催化剂来催化环氧丙烷与CO2的加成反应,得到碳酸丙烯酯。考察了反应压力、反应温度、反应时间、催化剂用量对PC收率的影响。在合适的条件(压力5.0 MPa、温度为150℃、时间为5 h)下,碳酸丙烯酯的收率可达88.1%。     

固载化咪唑类离子液体催化合成碳酸丙烯酯

应用超声波技术在温和条件下制几种硅胶固载化的咪唑类离子液体(1-丙基(三甲氧基硅基)-3-甲基咪唑类离子液体)材料。应用29Si NMR、元素分析、低温N2吸脱附实验和热重分析(TG)对所制备的样品进行了表征,并考察了其催化二氧化碳和环氧丙烷(PO)合成碳酸丙烯酯(PC)的性能。结果表明离子液体基团是以共价键固载到了二氧化硅上,固载化前后载体孔结构变化不大。几种材料在碳酸丙烯酯合成反应中都表现出良好的催化性能,PO转化率均大于96%,PC选择性都在98%以上,并表现出较好的重复使用性能。     

离子液体催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的反应动力学研究

利用合成改性的复合离子液体催化剂（CMIL）催化CO₂与环氧丙烷（PO）生成碳酸丙烯酯（PC）,通过正交试验优化工艺参数,考察CMIL的催化性能。根据亲核反应机理,建立反应过程动力学方程,回归得到动力学方程参数。结果表明：CMIL具有很好的催化性能,当温度为95 ℃、压力为1.5 MPa、催化剂用量（催化剂与反应原料的质量比）为2.0%的条件下,PO转化率为99.98%,PC选择性为98.87%;在一定温度和压力下,PC的合成反应速率与催化剂浓度和PO浓度均成线性关系。     

交联剂对季铵化壳聚糖膜结构与性能的影响

以季铵化壳聚糖为制膜原料,分别以戊二醛和乙二醇二缩水甘油醚为交联剂,制备2种不同交联剂交联的季铵化壳聚糖膜,考察2种交联膜的含水率、离子交换量、电导率、机械强度等性能。结果表明,使用交联剂后膜的含水率、溶胀度、离子交换量均随交联剂用量的增加而降低,机械强度（拉伸强度和断裂伸长率）随交联剂用量的增加先增大再减小。使用乙二醇二缩水甘油醚为交联剂的季铵化壳聚糖膜,其导电性能、机械性能以及含水率等指标均优于使用相同剂量的戊二醛为交联剂的季铵化壳聚糖膜。     

离子液体催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯反应动力学研究

利用自制烷基功能化催化剂催化环氧丙烷(PO)与CO₂环加成生成碳酸丙烯酯(PC),对催化剂用量,反应温度,反应压力及反应时间进行优化,推导了该催化剂催化PC合成的反应机理并建立了动力学方程,讨论了不同温度下PO转化率和PC生成速率随时间变化的规律。实验结果表明,当催化剂用量为0.8%(w)、反应温度140℃、反应压力4.0 MPa、反应时间2.0 h时,PO转化率可达99.61%,PC收率达99.25%。PC合成反应速率与PO的浓度呈线性关系,并遵循一级反应动力学规律。     

硅胶负载聚醚离子液体的制备及其催化环氧丙烷和二氧化碳合成碳酸丙烯酯性能

首先制备氯化1-羟基聚醚-3-甲基咪唑离子液体([HO-PECH-MIM]Cl),再将其与正硅酸乙酯(TEOS)反应制备硅胶负载聚醚离子液体催化剂(Si-[HO-PECH-MIM]Cl),利用红外光谱仪对其化学结构进行表征,利用热重分析仪和电镜扫描仪对其热性能和表观形貌进行测试。然后在间歇反应釜中评价催化剂催化环氧丙烷(PO)与二氧化碳合成碳酸丙烯酯的性能,考察反应温度、催化剂用量及其循环使用次数等因素对转化率和选择性的影响。结果表明,硅胶负载聚醚离子液体催化剂制备成功,实现了相态转变,且热稳定性被提高。在较温和条件下即可高效完成催化过程,活性高,选择性好,易回收,可多次循环使用。在90℃,1.5MPa,m(cat.)∶m(PO)为2.0%的反应条件下,转化率为100%,选择性为98.1%,循环使用15次后,转化率和选择性指标仍在90.0%以上。     

均相催化剂催化合成碳酸丙烯酯

分别就单组分催化剂对ＣＯ２、环氧丙烷合成碳酸丙烯酯的催化活性进行了研究。实验结果表明，在单组分催化体系中，相转移催化剂，如十六烷基三甲基溴化铵、四丁基溴化铵对上述酯化反应具有较高的催化活性。此外，盐酸羟胺、三苯基膦也有一定的催化活性；在双组分催化体系中，ＫＩ／ＰＥＧ（聚乙二醇）体系具有很高的催化活性，能在较短时间内、较低的压力下高产率地得到碳酸丙烯酯，而某些金属盐、有机碱、季铵盐的适当组合，也能有效地催化该反应     

金属氧化物负载的KI对合成碳酸丙烯酯的催化性能

以金属氧化物负载的碘化钾为催化剂对工氧化碳与环氧丙烷环加成反应进行了研究,考察了反应条件的影响。结果表明,该催化剂是合成碳酸丙烯酯的高效催化剂。基于载体的性质对催化反应机理进行了初步探讨。     

浆料催化精馏酯交换合成碳酸二甲酯

在内径25mm的填料塔内,采用平均粒径4μm的201×7型强碱性阴离子交换树脂为催化剂,以甲醇和碳酸丙烯酯为原料,对浆料催化精馏酯交换合成碳酸二甲酯新工艺进行了研究。考察了回流比、催化剂含量、进料醇酯比及进料总流量对该工艺的影响。实验结果表明,将浆料催化精馏用于酯交换合成碳酸二甲酯是可行的,在适宜的操作条件下(回流比4、催化剂与碳酸丙烯酯的质量比为0.03、甲醇与碳酸丙烯酯的摩尔比为8.5、进料总流量为3.0m ol/h),碳酸丙烯酯的转化率可达95%以上。     

四甲基胍催化碳酸丙烯酯与乙醇酯交换合成碳酸二乙酯

采用半连续操作方式,对四甲基胍(TMG)催化碳酸丙烯酯(PC)与乙醇酯交换合成碳酸二乙酯(DEC)反应进行了研究,重点考察了操作条件对合成DEC反应的影响。实验结果表明,TMG催化合成DEC的适宜反应条件为:催化剂用量为初始反应物质量的2.6%,乙醇与PC的摩尔比为10,反应温度80~85℃,反应时间为8h,乙醇滴加速率为1.5mL/m in,全回流时间为0。在此条件下,PC转化率为95.8%,DEC收率为90.7%,DEC选择性为94.7%;说明TMG对PC与乙醇酯交换合成DEC反应具有良好的催化性能。     

类水滑石催化尿素与1,2-丙二醇合成碳酸丙烯酯

制备并表征了几种不同阳离子组合的类水滑石,研究了它们对尿素与1,2-丙二醇醇解合成碳酸丙烯酯反应的催化性能。实验结果表明,类水滑石对尿素与1,2-丙二醇的醇解反应有一定的催化活性,焙烧后类水滑石的催化活性明显提高;类水滑石中二价阳离子和三价阳离子的种类对类水滑石的催化性能具有同样重要的影响;催化剂的酸碱性可能是影响催化活性的关键因素。考察了原料配比、反应温度、反应时间和催化剂用量对反应的影响,当反应温度为170℃、1,2-丙二醇与尿素的摩尔比为4、催化剂用量为原料质量的0.25%、反应时间为5h时,Zn-A l类水滑石的焙烧产物的催化活性最高,碳酸丙烯酯的收率为98.7%。     

钛酸钾催化碳酸丙烯酯和甲醇酯交换合成碳酸二甲酯

对钛酸钾催化碳酸丙烯酯(PC)和甲醇酯交换合成碳酸二甲酯(DMC)进行了研究。研究发现钛酸钾对该反应有较好的催化活性,高压水热法制备的钛酸钾的催化活性高于常压水热法、醇热法和固相法。以高压水热法制备的钛酸钾为催化剂,当催化剂用量为PC质量的1.85%,甲醇与PC摩尔比为13.9,反应温度64～80℃,反应时间7h时,PC转化率达91.1%,DMC选择性为86.5%。     

介孔载体嫁接的离子液体催化二氧化碳合成碳酸丙烯酯

将离子液体1-丙基(三乙氧基硅基)-3-甲基咪唑的氢氧化物([Smim]OH)分别嫁接到介孔SiO_2、MCM-41和SBA-15分子筛上制备了非均相嫁接型离子液体,用傅里叶变换红外光谱、N_2吸附、元素分析和热重分析等技术对3种非均相嫁接型离子液体进行了表征。在无溶剂、温和的条件下,以非均相嫁接型离子液体为催化剂,研究了环氧丙烷(PO)与CO_2环加成合成碳酸丙烯酯的反应。实验结果表明,3种非均相嫁接型离子液体均具有较好的催化性能,[Smim]OH/SiO_2的催化性能最好;在[Smim]OH/SiO_2 1.260 mmol、PO 70 mmol、CO_22 MPa、120℃、8 h的优化反应条件下,PO的转化率可达99.5%;[Smim]OH/SiO_2重复使用4次后仍能保持较高的催化性能。     

离子液体中K_2CO_3/CH_3I直接催化合成碳酸二甲酯

利用高压间歇反应釜,考察了K2CO3/CH3I催化CO2与甲醇直接合成碳酸二甲酯(DMC)的反应规律,得到最佳的反应条件:反应温度363K、反应压力3.6M Pa、反应时间8h、m(甲醇)∶m(CH3I)∶m(K2CO3)=12∶2.3∶1。液相产物中DMC含量随K2CO3用量的增加几乎呈直线增加,因此可以在较低的反应压力下获得较高的DMC收率。另外,利用离子液体溴代1-乙基-3-甲基咪唑盐[Em im]B r对CO2的溶解特性,研究了离子液体[Em im]B r对K2CO3/CH3I催化CO2与甲醇直接合成DMC反应规律的影响。实验结果表明,在反应温度低于393K、反应压力高于4.0MPa的条件下,离子液体[Em im]B r可以加快反应速率,对反应具有一定的促进作用,但不能改变反应的最佳条件和整体规律性。甲醇、CH3I、[Em im]B r、K2CO3的最佳质量比为12∶2.3∶1.6∶1。     

乙醇钠催化碳酸丙烯酯与乙醇酯交换反应动力学研究

以乙醇钠为催化剂,进行了碳酸丙烯酯与乙醇酯交换合成碳酸二乙酯联产1,2-丙二醇的动力学研究,考察了催化剂用量、反应温度、乙醇与碳酸丙烯酯的摩尔比等因素对酯交换反应的影响。实验结果表明,在308～313K、催化剂用量(质量分数,基于碳酸丙烯酯和乙醇的总质量)0.8%～1.0%、乙醇与碳酸丙烯酯的摩尔比8的条件下,碳酸丙烯酯的转化率可达到64%。建立了碳酸丙烯酯与乙醇酯交换反应的动力学模型,由实验数据通过Runge-Kutta法及最小二乘法估算了相应的模型参数,标准摩尔反应热为-16.86kJ/mol,活化能为31.29kJ/mol,指数前因子为1.9689×10~4。经统计检验结果表明,动力学模型在实验条件下是适用的。