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。     

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。     

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.     

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。     

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。     

硅胶固载复合离子液体催化CO2与环氧丙烷合成碳酸丙烯酯

制备了3种硅胶固载不同侧链长度的咪唑类复合离子液体催化剂,将其用于催化环氧丙烷与CO2合成碳酸丙烯酯的环加成反应,均表现出良好的催化活性。系统考察了不同种类催化剂对该催化反应的影响,进一步考察了反应压力、反应温度、反应时间和催化剂用量对硅胶固载的溴代1 十八烷基 3 甲基咪唑溴化锌离子液体（SiO2/［C18MIM］［Zn2Br5］）催化环加成反应的影响。结果表明,离子液体的结构特点对催化性能影响很大,对于烷基咪唑离子液体其侧链长度越长,催化性能越好,SiO2/［C18MIM］［Zn2Br5］在该环加成反应中具有最佳的催化性能;在温度为120℃、压力为20 MPa、反应时间为25 h、催化剂用量为20%时,反应物环氧丙烷的转化率为997%,产物碳酸丙烯酯的选择性为963%,且可循环使用7次以上。     

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。     

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.     

嫁接型离子液体的制备及其对CO2与环氧丙烷环加成反应的催化性能

采用后嫁接法在温和条件下制得了4种嫁接在硅胶上的离子液体,用傅里叶变换红外光谱、元素分析、N2吸附一脱附、热重等手段对其进行了表征,并考察了其对于CO2与环氧丙烷(PO)环加成反应的催化性能.结果表明,离子液体以共价键嫁接到硅胶上,具有较好的热稳定性;在无溶剂条件下,在CO2与PO环加成反应中表现出较好的催化活性;其中嫁接在硅胶上的1-丁基-3-甲基眯唑的氢氧化物([Bmim]OH/SiO2)的催化效果最好,PO的转化率大于99%,碳酸丙烯酯(PC)的选择性达到100%.     

Mim-NH_2/TBAB离子液体基二元均相催化体系在温和条件下高效催化转化CO_2

以功能化氨基咪唑离子液体(Mim-NH_2)为催化剂,四丁基溴化铵(TBAB)为助催化剂,将两者通过物理混合制成一种高效二元均相催化剂用于催化CO_2和环氧丙烷(PO)的环加成反应生成碳酸丙烯酯(PC),并系统考察了催化剂/助催化剂的物质的量比、CO_2压力以及反应温度对PC产率的影响。研究发现,Mim-NH_2和TBAB对CO_2的环加成反应有良好的协同催化效应,从而在无金属、无溶剂、温和的条件下高效催化转化CO_2。当Mim-NH_2/TBAB的物质的量比为1:1时,在75℃以及0.35MPa的CO_2压力下,反应48h后PC的产率高达98%以上。     

胍类氨基酸离子液体捕集烟气中CO2实验研究

目的 通过开展胍类氨基酸离子液体捕集烟气中CO₂性能研究实验,找到吸收性能好、溶剂损失少和能耗低的新型CO₂吸收剂。方法 以四甲基胍(TMG)为阳离子,赖氨酸(Lys)、丙氨酸(Ala)和天冬氨酸(Asp)为阴离子,制备了[TMG][Lys]、[TMG][Ala]和[TMG][Asp]3种低黏度胍类氨基酸离子液体,并对其脱碳性能进行评价。结果 碱性较大的[TMG][Lys]具有较高CO₂吸收量,在常压、45℃、80 mL/min的条件下,吸收量为0.64 mol CO₂/mol IL。水的加入对CO₂的吸收有积极的影响,30%(w)[TMG][Lys]水溶液的吸收量增加到0.99 mol CO₂/mol IL,且经过5次吸收-解吸循环后仍能达到0.81 mol CO₂/mol IL。通过傅里叶红外光谱(FT-IR)、核磁共振氢谱(¹H-NMR)对[TMG][Lys]的脱碳机理进行分析,CO₂...     

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。     

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。     

杂多酸型离子液体催化合成乙酸异戊酯的反应动力学

合成6种杂多酸型离子液体,用于催化乙酸甲酯与异戌醇的酯交换反应合成乙酸异戌酯,考察催化剂的种类及用量、反应温度、反应物配比等对反应的影响。实验结果表明,N-(4-磺酸基)丁基三乙胺磷钨酸盐([BSEt_3N]_3PW_(12)O_(40))催化剂的活性与传统的H_2SO_4或H_3PW_(12)O_(40)催化剂相当;合成乙酸异戌酯的适宜条件为:328.15 K、6 h、[BSEt_3N]_3PW_(12)O_(40)催化剂用量5%(w)、乙酸甲酯与异戌醇的摩尔比1:1.5,在此条件下乙酸甲酯的转化率达52.34%;以[BSEt_3N]_3PW_(12)O_(40)为催化剂,乙酸甲酯与异戌醇的酯交换正逆反应的活化能分别为53.29 kJ/mol和49.30 kJ/mol,指数前因子分别为2.51×10~6 L/(mol·g·min)和8.21×10~5L/(mol·g·min);[BSEt_3N]_3PW_(12)O_(40)催化剂重复使用5次,其催化活性无明显下降。     

圆盘塔中CO2吸收的传质动力学研究

采用圆盘塔吸收装置,测定水和醇胺溶液吸收CO2的速率。建立吸收传质的动力学模型,研究吸收液流量、浓度对吸收速率的影响。结果表明,流量为4．8L／h,乙醇胺浓度为0．06％为最佳;乙醇胺溶液中添加甲基胺可明显提高CO2的吸收速率,且混合溶剂中乙醇胺与甲基胺浓度比5：1为最佳。     

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天然气脱除Ｈ２Ｓ和ＣＯ２是天然气净化领域经常遇到的问题。Ｈ２Ｓ与醇胺的反应属瞬间质子反应，ＣＯ２与醇胺的反应则复杂得多，醇胺溶液对Ｈ２Ｓ的选择性分离主要依靠ＣＯ２与醇胺的反应速度差异来实现。文章介绍了伯胺，仲胺，叔胺及空间位阻胺溶液反应的机理和动力学。     

端羟基聚醚咪唑型离子液体催化合成碳酸乙烯酯的研究

以环氧乙烷和二氧化碳为原料,自制的端羟基聚醚咪唑型离子液体为催化剂合成碳酸乙烯酯,考察了反应温度、反应压力、催化剂用量[m（催化剂）/m（环氧乙烷）]、溶剂种类及助催化剂对环氧乙烷转化率和碳酸乙烯酯选择性的影响。结果表明,在催化剂用量0.5%,反应温度80℃,反应压力1.5 MPa,反应时间3 h的条件下时,环氧乙烷转化率和碳酸乙烯酯选择性均可达95%以上。以碳酸乙烯酯为溶剂,并添加助催化剂Zn Br2后,环氧乙烷转化率可达100%,碳酸乙烯酯选择性达99.7%。     

O2/CO2气氛催化裂化催化剂再生动力学研究

在固定流化床试验装置上,分别开展催化裂化催化剂的空气气氛烧焦再生(简称常规再生)试验和O₂/CO₂气氛烧焦再生(简称O₂/CO₂气氛再生)试验,基于此进行常规再生和O₂/CO₂气氛再生的动力学研究。结果表明：O₂/CO₂气氛再生和常规再生的反应活化能相近,二者分别为108 kJ/mol和105 kJ/mol; O₂/CO₂气氛再生的表观反应速率常数大于常规再生,其烧焦性能优于常规再生,可以允许待生催化剂有更高的含碳量;对于O₂/CO₂气氛再生,随着混合气中初始O₂含量的增大,催化剂的烧焦性能显著增强。