功能化离子液体修饰的介孔分子筛复合催化剂的制备以及酸催化性能研究

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介孔分子筛作为一种孔径适中,且拥有较大比表面的优异材料,在非均相反应中具有非常大的优势。但是表面性质单一,水热稳定性较差等缺陷极大地限制了该种材料的应用。因此,对材料的修饰和改性以提高其在催化领域的表现是一项十分必要的工作。本文正是从该角度出发,通过三种方式对介孔分子筛进行修饰改性:(1)以水热合成的方式,使用不同的结构导向剂和硅源制备了三种不同介孔分子筛SBA-15,MCM-41,MCM-48。以甲基咪唑,氯代正丁烷以及氯化铝为原料制备了氯铝酸离子液体,并将该种离子液体按照不同的比例负载到了上述三种介孔分子筛的内表面制备了Al-IL/SBA-15,Al-IL/MCM-41,Al-IL/MCM-48催化剂,用XRD、TEM、BET、XPS、FT-IR分析等对材料的结构和表面性能进行了检测。三种催化剂的活性测试在环己酮和乙二醇的缩酮反应中进行,实验证明该催化剂是优良的缩酮反应催化剂,在相应条件下,以Al-IL/SBA-15催化剂的催化活性最佳可以达到85.1%的环己酮转化率。(2)以SBA-15作为基本的载体材料,以二氯氧锆作为金属源,通过一步水热合成法,将金属掺杂进入二氧化硅结构制备了Zr-SBA-15。另一方面,以氯化锌作为Lewis酸位点,以磺酸基作为Br?nsted酸位点,制备了1-(3-磺酸基)-丁基-3-甲基咪唑氯化锌Br?nsted-Lewis双酸型离子液体,并用吡啶和乙腈的红外光谱检测其酸性。将该种离子液体按照所需比例固载到Zr-SBA-15表面制备Zr-SBA-15/[mim-ps]Cl-ZnCl2,用XRD,BET,FT-IR,TEM,XPS以及TG等手段对材料的性能进行了。复合催化剂的催化活性在乙酸和正丁醇,环己醇,苯甲醇的多种酯化反应中进行。实验表明该催化剂在多种酯化反应中具有优异表现,在相应的条件下,对应于正丁醇、苯甲醇、环己醇的乙酸转化率可以分别达到89.7,93.6和84.9%,催化剂循环使用五次后,催化效果只有很少的下降。(3)同样以SBA-15作为基础载体,以九水硝酸铁作为铁源,按照一步水热法将另一种金属铁掺杂进入SBA-15的孔道。同时,以丁内酰胺作为阳离子核心也作为Br?nsted酸位点,以氯化锌作为Lewis酸位点,制备氯化丁内酰铵氯化锌Br?nsted-Lewis双酸型离子液体。将该种离子液体按照不同比例分别固载到Fe-SBA-15制备IL/Fe-SBA-15催化剂。以XRD,BET,FT-IR,TEM,XPS等对材料的结构性能进行了表征。该催化剂的催化活性测试在缩醛反应中进行,实验结果显示,该种催化剂在各类缩醛反应都取得了很好的催化活性,尤其在环己酮和乙二醇的缩酮反应中,调节相应的催化条件,可达到92.6%的环己酮转化率以及99.3%的缩酮选择性。催化剂循环五次,催化活性下降很少。
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