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杂多酸—离子液体及高分子离子液体的环境友好催化性能研究

张振琳  
【摘要】: 室温离子液体是常温下呈液态的熔盐体系,作为环境友好的“清洁”溶剂和新催化体系正在受到世界各国催化界与石化企业界的接受和关注。 论文首先分别对离子液体的种类、制备、性质及在催化反应中的应用和杂多酸在催化反应中的应用进行了综述。在此基础上,首次将杂多酸、双氧水、离子液体结合组成了一个新的“环境友好”催化氧化体系,即“杂多酸—离子液体—H_2O_2”催化氧化体系。此催化体系特点是杂多酸、30%双氧水、离子液体可以形成一相,解决了氧化剂一般不溶于溶剂的缺点,而且反应后体系分为两层,易于实现产物分离。内容包括以下几个方面: 第一,在改进方法的基础上,简化合成条件制备了1-烷基-3-甲基咪唑卤盐、1-烷基-3-甲基咪唑四氟硼酸盐、1-烷基-3-甲基咪唑三氟乙酸盐(烷基为甲基、乙基、异丙基、正丁基、正辛基、正癸基及正十二烷基等)等24种离子液体,并对其进行IR,元素分析表征;同时合成了Keggin型杂多酸催化剂12-磷钨酸、12-磷钼酸、12-硅钨酸,并用红外光谱对其进行了结构表征。 第二,将“杂多酸—离子液体—H_2O_2”催化氧化体系应用于催化氧化苯乙烯反应研究。结果表明,除得到了主产物苯甲醛外,还得到了苯乙醛、苯乙酮、苯甲酸和2-羟基苯乙酮。在离子液体[MIm-(CH_2)_3-MIm]2[BF_4]中,底物转化率最高为31.6%。考察了不同的离子液体、温度、反应时间、催化剂用量、氧化剂用量、添加剂等因素对反应结果的影响。 第三,将“杂多酸—离子液体—H_2O_2”催化氧化体系应用于催化氧化α-甲基苯乙烯反应研究。结果表明,在离子液体[OMIm][BF_4]中时,转化率最高为38.5%。产物为苯乙酮、2-羟基-2-苯基丙酸、α-甲基苯乙醛、α-甲基苯乙酸和2-苯基-1,2-丙二醇。考察了不同的离子液体、温度、反应时间、催化剂的量、氧化剂的量、添加剂等因素对反应结果的影响。 第四,将“杂多酸—离子液体—H_2O_2”催化氧化体系应用于催化氧化苯甲醇反应研究。主产物为苯甲醛。在离子液体[BMIm][TA]中,底物转化率最高为85%。考察了不同的离子液体、温度、反应时间、催化剂用量、氧化剂用量、添加剂等因素对反应结果的影响。 第五,首次合成了低聚聚丙烯酸作为阴离子的高分子离子液体([HMim]_n[CH_2CHCOO]_m),并对其进行了结构表征,并在其中进行了催化氧化的实验。


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