功能化离子液体负载型介孔分子筛的合成、表征及应用

摘要

近几年来，离子液体因其蒸汽压低、不易燃、电化学窗口宽等优点成为化学、化工领域关注的热点。其中功能化离子液体在催化反应中表现出很大的潜力，是目前离子液体研究的热点之一。但目前离子液体的使用存在成本较高，且部分离子液体黏度大，不易传质和分离处理等，这些缺点限制了其广泛使用。为了解决这些问题，人们尝试将离子液体负载在固体载体上应用。目前负载使用的载体有多孔硅胶、介孔材料和活性炭等，所用的方法有浸渍法、嫁接法和溶胶凝胶法等。分子筛作为一种优良的载体，具有规则的孔道、大的比表面积、丰富的表面羟基;溶胶凝胶法和嫁接法可以使有机基团键连于载体上，活性组分不易流失。目前有关负载离子液体的研究多是先将常规离子液体进行负载，然后利用离子液体相稳定具有催化活性的金属离子中心或酶中心用于催化反应;对于功能化离子液体的负载研究较少。本论文主要目的在于合成功能化离子液体负载型介孔分子筛，并对其进行表征和应用。
　　本论文的研究内容包括:
　　1、设计合成功能化离子液体前驱体N-(3-三乙氧基硅丙基)-N-（3-丙磺酸）-胺(简写为SNSA)和1-(3-三乙氧基硅丙基)-3-(3-丙磺酸)-4，5-二氢咪唑(简写为SSHI)，采用液体核磁、红外、紫外和质谱等进行表征，结果显示所得产品为目标产物。
　　2、通过溶胶凝胶法和嫁接法将SNSA和SSHI离子液体前驱体负载在分子筛MCM-41和SBA-15上，并进一步进行酸化或碱化处理，得到酸、碱功能化离子液体负载的介孔分子筛。通过X射线粉末衍射、透射电镜、氮气吸附脱附等对所合成的材料进行表征，结果表明所得产品均具有介孔材料的典型结构;通过红外、紫外、元素分析、固体核磁等对所合成的材料进行表征，表明离子液体已经成功的被负载。
　　3、将碱性离子液体负载的分子筛用于对硝基苯甲醛和丙酮的羟醛缩合反应，考察其催化性能，转化率最高可达89％，对含-OH化合物的选择性可达92％，催化剂循环使用三次后催化活性没有明显的变化。

目录

声明

摘要

第一章 前言

1．1 离子液体简介

1．2 离子液体的负载及应用

1．2．1 浸渍法负载及应用

1．2．2 嫁接法负载及应用

1．2．3 溶胶凝胶法负载及应用

1．3 羟醛缩合反应

1．4 本研究采用的表征手段

1．5 本研究的主要内容和意义

第二章 功能化离子液体前驱体的合成及表征

2．1 引言

2．2 实验仪器与试剂

2．2．1 实验仪器

2．2．2 实验试剂

2．3 N-(3-三乙氧基硅丙基)-N-(3-丙磺酸)-胺的合成与表征

2．4 1-(3-三乙氧基硅丙基)-3-(3-丙磺酸)-4，5-二氢咪唑的合成与表征

2．5 小结

第三章 溶胶凝胶法离子液体负载型介孔材料的合成与表征

3．1 引言

3．2 实验仪器与试剂

3．2．1 实验仪器

3．2．2 实验试剂

3．3 功能化离子液体负载的MCM-41的合成与表征

3．3．1 SNSA负载的MCM-41的合成与表征

3．3．2 SSHI负载的MCM-41的合成与表征

3．4 功能化离子液体负载的SBA-15的合成与表征

3．4．1 SNSA负载的SBA-15的合成与表征

3．4．2 SSHI负载的SBA-15的合成与表征

3．5 小结

第四章 嫁接法离子液体修饰型介孔材料的合成与表征

4．1 引言

4．2 实验仪器与试剂

4．2．1 实验仪器

4．2．2 实验试剂

4．3 功能化离子液体修饰的MCM-41的合成与表征

4．3．1 SNSA修饰的MCM-41的合成与表征

4．3．2 SSHI修饰的MCM-41的合成与表征

4．4 功能化离子液体修饰的SBA-15的合成与表征

4．4．1 SNSA修饰的SBA-15的合成与表征

4．4．2 SSHI修饰的SBA-15的合成与表征

4．5 小结

第五章 负载材料在羟醛缩合反应中的应用

5．1 引言

5．2 实验仪器和试剂

5．2．1 实验仪器

5．2．2 实验试剂

5．3 催化活性评价

5．4 结果与讨论

5．5 小结

第六章 结论与展望

参考文献

致谢

攻读学位期间发表的学术论文