固载型离子液体催化co2与环氧化物合成环状碳酸酯研究论文

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1、固载型离子液体催化C02与环氧化物合成环状碳酸酯的研究摘要二氧化碳(C02)是目前地球上最主要的温室气体，如何将其资源化是这些年来人们普遍关注的焦点。C02与环氧化物环加成制备环状碳酸酯的反应，不仅反应原料价格低，原子利用率高，而且副产物少，是目前对C02的资源化利用研究较多的一个反应。在催化C02与环氧化物环加成反应的诸多催化剂中，离子液体以其独特的性质受到人们的关注。本论文旨在研究用于C02与环氧化物环加成反应制备环状碳酸酯的高效固载型离子液体多相催化剂，并试图揭示其可能的催化反应机理。本论文首先研

2、制了一种羧基官能化的咪唑基离子液体多相催化剂：高度交联聚二乙烯基苯负载3．(2．羧基乙基)．1．(3．氨丙基)咪唑溴化物的离子液体催化剂。系统考察了反应条件(温度、时间、C02初始压力)和水对催化剂活性的影响。结果表明，该催化剂对C02与环氧化物的环加成反应具有较好的催化活性，在优化的反应条件(140oC、C02初始压力2MPa、反应时间4h)下所得碳酸丙烯酯的产率和选择性分别为96．1％和99．8％；在多种环氧化物与C02的环加成反应中，该催化剂均表现出了较高的催化活性；体系中微量水的存在(H20／P

3、O摩尔比小于0．6)对环加成反应影响较小，但是随着水量的增加，环氧化物水解产物增多，导致环状碳酸酯的产率降低；催化剂具有较好的重复使用性能，循环使用4次后，产物产率基本没有变化，选择性始终大于99．5％；此外，还揭示了该催化剂催化环加成反应进行的可能机理，初步推断该催化剂具有较高催化活性的原因可能与载体、COOH以及Br。之间的协同效应有关。为了寻求价廉易得的高效催化剂，采用工业中间体氯甲基化聚苯乙烯为载体，分别与N，N．二甲基乙胺和N，N．二甲基甘氨酸反应，制备了聚合物负载季铵盐离子液体多相催化剂，分

4、别记为PS—QNS和PS．CQNS。以PS．CQNS为催化剂，考察了催化剂的量和反应温度、时间以及C02初始压力对环加成反应的影响。在相对温和的反应条件(150oC、C02初始压力2MPa、反应时间5h)下，PS．CQNS催化C02与环氧丙烷反应所得碳酸丙烯酯的产率和选择性分别为96．2％和99．3％。与之相比，催化剂PS．QNS的活性更高，在相同的反应条件下碳酸丙烯酯产率高达97．9％，选择性为99．5％。由此还获知，在该催化反应体系中羧基没有有效地促进环加成反应的进行。此外，催化剂PS．QNS也显示

5、出了较高的稳定性，催化剂重复使用4次后仍能保持活性基本不变。还揭示了聚合物负载季铵盐离子液体硕士学位论文多相催化剂催化CO2与环氧化物环加成反应的可能机理。这种催化剂制备简单、成本低、活性高，具有潜在的工业应用前景。关键词：二氧化碳；环氧化物；环状碳酸酯；环加成反应；多相催化剂；离子液体固载型离子液体催化c02与环氧化物合成环状碳酸酯的研究AbstractC02isthemaingreen-housegasatpresent．ConsideringenViroIunentalprotectionandr

6、esourceutilization，itisinterestingtoconVertC02intoValua_blechemicals．AnimportantreactionofC02fixationisthesynthesisoffive—memberedcycliccarbonatesViacycloadditionofC02toepoxides，becauseofitsremarkableadVantagessuchascheapmaterials，highutilizationofatomsa

7、ndli砌eby．product．AmongthosecatalystsusedtocatalyzethecycloadditionofC02andepoxides，ionicliquidsareVerypopularowingtotheiruniquepropeIrties．ThispapertriedtodeVelopehighlyemcientimmobilizedionicliquidsf．orthecycloadditionofC02andepoxidestosynthesiscyclicca

8、rbonates．Besides，wealsoproposedtheplausiblemachanismsforthecouplingreactionofC02toepoxides．Carboxyl．fhnction“izedimidazolium．baSedionicliquidwaLsgraRedontocross—lim(eddivinylbenzenepolymer(denotedasPDVB—CEIMBr)forthefirstt