学位论文 > 优秀研究生学位论文题录展示

基于烷基化反应的离子液体酸性增强研究

作　者: 杜威
导　师: 张文林
学　校: 河北工业大学
专　业: 化学工程
关键词: 离子液体 酸性增强 烷基化反应 金属氯化物 硫酸 沸石分子筛
分类号: TQ421.12
类　型: 硕士论文
年　份: 2013年
下　载: 12次
引　用: 0次
阅　读: 论文下载
 

内容摘要


针对目前离子液体酸性较弱，酸催化反应存在局限性的问题，以烷基化反应为基点，在理论研究的基础上提出了离子液体酸性增强方案，结合实验总结出磺酸型功能化离子液体酸性增强的一般性规律。该研究方案操作简单，改性过程中不使用任何挥发性溶剂，从根本上解决了现有液体酸催化过程中存在的严重环境污染问题，得到温和条件下的绿化催化工艺，以及较优的催化效果。以磺酸功能化离子液体N-(4-磺酸丁基)吡啶硫酸氢盐[C4SO3HPy]HSO4为研究对象，对其结构、酸量、酸强度及热稳定性进行了表征。采用密度泛函理论，对两性化合物[C4SO3Py]±、阳离子[C4SO3HPy]+、离子液体[C4SO3HPy]HSO4进行了结构优化、频率分析及能量计算，并进行了相互作用能和电荷分析。研究发现在两性离子、阳离子、离子液体的稳定构型中，氢键扮演着重要的角色。离子液体最稳定构型是阴离子与阳离子功能基团发生相互作用时形成的，当它们之间形成氢键时，HSO3-中的氢更易与HSO4-中的氧结合，最后以两性离子与H2SO4相互作用的形式存在。通过电荷分析发现离子液体中除阴离子及阳离子功能基团上的氢具有酸性外，吡啶环中的11H也表现出一定的酸性。在理论研究的基础上采用金属氯化物、强酸耦合对离子液体进行酸性增强，研究发现两种改性手段均对离子液体酸性增强起到了一定的作用，当n(BaCl2)：n([C4SO3HPy]HSO4)=0.305； n(CaCl2)： n([C4SO3HPy]HSO4)=0.482； n(AlCl3)：n([C4SO3HPy]HSO4)=0.361；硫酸的质量含量为总催化体系的6.04%时，离子液体体系的酸强度都与98%的硫酸相当。考察改性离子液体的催化性能，研究发现，金属氯化物改性的离子液体并未取得较好的催化效果，而采用硫酸改性时，当硫酸含量达到7.77%时，产物4-TBC的选择性为92.5%，远远高于纯硫酸的催化水平。用氯化钡、硫酸耦合手段对离子液体1-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐([C4HSO3Hmim]HSO4)、N-(4-磺酸丁基)三乙胺硫酸氢盐([C4HSO3HN(CH2CH3)3]HSO4)进行改性，验证了这两种改性手段对磺酸类功能化离子液体酸性增强的普遍适用性。对离子液体[C4SO3HPy]HSO4负载于酸性分子筛γ-Al2O3、Hβ的酸性增强进行了初步探讨，验证了离子液体对沸石分子筛的酸性增强存在一定的影响，分子筛对离子液体的酸性增强效果还需进一步探讨。这为离子液体的酸性增强提供了新的思路。

全文目录


摘要  4-5
ABSTRACT  5-10
第一章 绪论  10-26
  1.1 离子液体概述  10-14
    1.1.1 离子液体的发展历史  10-11
    1.1.2 离子液体的物化性能  11-12
    1.1.3 离子液体的应用  12-14
  1.2 酸性离子液体简介  14-23
    1.2.1 酸性离子液体的种类及性质  14-17
    1.2.2 离子液体的酸性表征方法  17-19
    1.2.3 酸性离子液体的改性  19-21
    1.2.4 酸性离子液体在烷基化反应中的应用  21-23
  1.3 离子液体结构的理论研究  23-25
    1.3.1 主要量化方法  23-24
    1.3.2 量子化学在离子液体结构理论分析中的应用  24-25
  1.4 本课题的研究意义及内容  25-26
第二章 实验方法  26-34
  2.1 化学试剂与实验仪器  26-27
    2.1.1 化学试剂  26-27
    2.1.2 实验仪器  27
  2.2 表征手段  27-28
    2.2.1 离子液体的表征方法  27-28
    2.2.2 沸石分子筛的酸性表征方法 (程序升温脱附，TPD)  28
  2.3 催化剂活性评价及产物定量分析  28-32
    2.3.1 催化剂活性评价  28-29
    2.3.2 产物定量分析  29-32
  2.4 数据处理  32-34
    2.4.1 离子液体酸强度的计算  32-33
    2.4.2 产物定量计算  33-34
第三章 离子液体的筛选及表征  34-44
  3.1 离子液体的筛选  34-38
    3.1.1 不同种类离子液体酸强度测定  34-37
    3.1.2 离子液体的活性比较  37-38
  3.2 N-(4-磺酸丁基)吡啶硫酸氢盐离子液体的表征  38-42
    3.2.1 离子液体的结构分析  38-39
    3.2.2 离子液体的酸量分析  39-41
    3.2.3 离子液体的酸强度分析  41
    3.2.4 离子液体的热稳定性分析  41-42
  3.3 本章小节  42-44
第四章 N-(4-磺酸丁基)吡啶硫酸氢盐离子液体的理论研究  44-56
  4.1 计算方法  44-45
  4.2 结果与讨论  45-54
    4.2.1 两性离子液体的结构  45-47
    4.2.2 阳离子的结构  47-48
    4.2.3 离子液体的结构  48-50
    4.2.4 相互作用能  50-51
    4.2.5 电荷分析  51-54
  4.3 本章小节  54-56
第五章 N-(4-磺酸丁基)吡啶硫酸氢盐离子液体的酸性增强研究  56-72
  5.1 添加金属氯化物改性  56-63
    5.1.1 添加碱金属氯化物(NCl、KCl)对离子液体改性  57-59
    5.1.2 添加碱土金属氯化物(BaCl_2、CaCl_2)对离子液体改性  59-61
    5.1.3 添加 AlCl_3对离子液体改性  61-62
    5.1.4 添加不同金属离子对离子液体酸强度的影响  62-63
  5.2 添加硫酸改性  63-64
  5.3 改性离子液体催化活性的验证  64-65
  5.4 离子液体酸性增强策略推广  65-67
    5.4.1 金属氯化物改性对两种离子液体酸强度的影响  65-66
    5.4.2 H_2SO_4改性对两种离子液体酸强度的影响  66-67
  5.5 离子液体负载酸性沸石分子筛改性的初步探讨  67-69
    5.5.1 离子液体对分子筛的酸性增强效果  67-68
    5.5.2 分子筛对离子液体的酸性增强效果  68-69
  5.6 本章小节  69-72
第六章 结论与展望  72-74
  6.1 结论  72-73
  6.2 展望  73-74
参考文献  74-82
攻读学位期间所取得的相关科研成果  82-84
致谢  84

相似论文

  1. Reline室温离子液体中锌钴和锌镍合金的电沉积研究,TQ153.1
  2. 苯并咪唑类离子液体的合成及其在萃取分离中的应用,O626.23
  3. Cu2+/Co2+催化漂白桉木浆工艺与机理研究,TS745
  4. 废弃氟石膏改性利用及高含氟废水处理研究,X703
  5. 芦苇硫酸盐浆氧脱木素和二氧化氯漂白研究,TS745
  6. 离子液体预处理纤维素及再生纤维素水解研究,TQ352.1
  7. 太湖水华蓝藻脱水及好氧堆肥技术研究,S141.4
  8. MMP-7和溶菌酶在DSS诱导的Balb/c小鼠溃疡性结肠炎模型发病机制中的作用,S858.91
  9. 硫酸镁早期干预急性胆管炎的疗效分析,R657.4
  10. 咪唑离子液体在溶液中的簇集和微观结构研究,O645.1
  11. 巯基功能化离子液体对CdSe量子点稳定性影响的研究,O649
  12. 离子液体对壳聚糖溶解性能的研究,O636.1
  13. 阳离子微乳液体系MFI型沸石分子筛的合成,TQ424.25
  14. 苯并噻唑—嘧啶核苷杂化体及吡喃酮并嘧啶双环核苷的合成研究,O626
  15. 红外光谱法对表面活性剂双水相体系性质的研究,O647.2
  16. 咪唑类离子液体的热分析研究,O626.23
  17. 温度控制离子液体微富集技术在环境分析化学中的应用研究,X132
  18. 椎弓根钉内固定结合注射型硫酸钙椎体成形术治疗胸腰椎骨折的临床研究,R687.3
  19. 质子型离子液体修饰电极的构建及其对GOD直接电子转移的促进作用,O646
  20. 雌激素硫酸转移酶（SULT1E1）在乳腺癌中的表达及临床生物学意义,R737.9
  21. 人参皂甙Rb1的分离纯化及结构修饰,TQ461

中图分类: > 工业技术 > 化学工业 > 试剂与纯化学品的生产 > 试剂 > 按成份分 > 有机试剂
© 2012 www.xueweilunwen.com