蔗渣木质素在NaOH/H_2O_2体系下的催化解聚研究

针对木质素复杂的化学结构、反应活性低及难溶于普通溶剂的缺点,以NaOH/H_2O_2为溶剂体系对蔗渣木质素(BL)进行催化解聚,完成了适合于该催化体系的催化剂开发,并考察了反应温度及BL初始质量分数等条件对木质素液化率及液化产物组成的影响。利用FT-IR及GC-MS对液化产物或残余物进行表征。结果表明,优化后的解聚条件为:ZnCl_2/FeCl_3为催化剂、反应温度为260℃、反应时间为60 min、催化剂与BL的质量比为0.15、木质素的质量分数为2%,该条件下BL的液化率为(79.02±2.24)%。BL催化解聚方式主要是C—O键的断裂,液化产物由单取代和双取代酚类化合物组成,主要包括4-乙基苯酚、2-甲氧基-4-乙基苯酚和4-烯丙基-2,6-二甲氧基苯酚等。     

咪唑型室温离子液体介质中甲苯氯甲基化反应的研究

在溴化N,N-二烷基咪唑型室温离子液体反应介质中,尝试了甲苯、多聚甲醛和氯化氢气体的氯甲基化反应。以[C5mim]Br为催化剂,考察了反应温度、反应时间和离子液体用量对反应转化率的影响,获得的较佳反应条件为:反应温度65℃,反应时间10h,离子液体催化剂用量为甲苯物质的量的4%,在此条件下甲苯的转化率为82.6%,单氯甲基化选择性为100%。随着溴化N,N-二烷基咪唑型室温离子液体烷基链的增长,甲苯转化率有所提高;以溴化N-十二烷基-3-甲基咪唑离子液体为催化剂时,甲苯转化率可达90%,单氯甲基化选择性为100%。反应结束后产物与离子液体自动分层,便于分离。离子液体催化剂重复使用6次,甲苯转化率保持恒定。     

铝酸型离子液体催化制备2,6-二甲基萘的研究

以β-甲基萘和萘为原料,自制铝酸型离子液体作催化剂,1,2,4,5-四甲基苯作烷基化试剂合成2,6-二甲基萘。研究了氯铝酸盐类离子液体的酸强度、反应温度、反应时间对产率和2,6-二甲基萘选择性的影响。以Et3NHCl-x Al Cl3和[C4py]Cl-x Al Cl3为催化剂时,最佳反应条件是Al Cl3摩尔分数为0.75、反应温度为20℃、反应时间为8 h,原料的转化率均能达到60%左右,而2,6-二甲基萘的选择性可以分别达到了66.9%和76.5%。     

离子液体的固载化及其在甘油醚化中的性能

将实验室自制的离子液体[BMIM]BF_4固载在活性炭上作为催化剂,研究其在甘油与叔丁醇醚化反应中的催化性能,并利用单因素实验考察反应温度、反应时间、n(叔丁醇)∶n(甘油)和催化剂离子液体负载量对甘油转化率以及醚化产物选择性的影响。结果表明,在无需额外添加溶剂、n(叔丁醇)∶n(甘油)=4∶1和离子液体负载量为甘油质量的9%条件下,在85℃,以150 r·min~(-1)速率反应10 h,甘油羟基转化率最高可达73%,甘油二醚和甘油三醚选择性分别为32.67%和16.81%。     

酸性阳离子交换树脂催化降解微晶纤维素的研究

以自制3种酸性阳离子交换树脂为催化剂,对微晶纤维素进行了降解实验研究。考察了催化剂的种类及用量、反应温度、反应时间、加水量等条件对降解反应的影响。结果表明,阳离子交换树脂A对微晶纤维素具有较好的催化降解作用。在微波辅助加热条件下,以A树脂为催化剂,离子液体[Amim]Cl为溶剂,当催化剂与微晶纤维素质量比为1∶1,反应温度为140~160℃,反应时间为20~40 min时,纤维素转化率可达到100%,同时总还原糖收率最高可达96.2%,葡萄糖收率最高可达78.6%。     

硫酸氢盐离子液体与Ni2+协同催化木质素的定向解聚研究

以酶解木质素为原料,70%的离子液体水溶液为溶剂介质,氯化镍(Ni Cl2)为催化剂,考察了木质素浓度(木质素质量与离子溶剂质量之比,mg·mg-1)、催化剂用量、反应温度和反应时间等因素对木质素催化解聚的影响,利用紫外光谱仪,对解聚产物中的乙醚可溶物和水可溶物进行结构表征。结果表明,在木质素浓度为0.3mg·mg-1、催化剂用量为0.024g、反应温度为130℃、反应时间为4h的催化解聚条件下,木质素的催化效果最佳。     

甲基丙烯醛氧化酯化制甲基丙烯酸甲酯

制备了用于甲基丙烯醛(MAL)一步氧化酯化为甲基丙烯酸甲酯(MMA)的新型催化剂;考察了反应温度、催化剂在反应体系中的质量分数对MAL转化率和产物选择性的影响;将离子液体[bmim]PF6用于该反应中,不仅提高了产物的选择性,还能有效防止产物的聚合。反应温度θ=50℃,催化剂在反应体系中质量分数为2 4%,pH=10 5,O2流量6mL/min,反应时间6h时,在反应体系中添加1mL离子液体[bmim]PF6,MAL的转化率为96 2%,MMA单体的选择性可达98 7%。     

甲醇降解碱木质素

采用超临界甲醇法将碱木质素降解为小分子芳香族化合物,考察了反应温度、反应时间和溶剂中水含量对降解反应的影响。碱木质素被降解为约21种单环芳香族化合物,其中7～11种为主要组分,多为以愈创木基结构为主的芳香族衍生物。产物中非酚型组分较稳定,不易发生进一步反应,且随着反应时间的延长,其所占比例不断增大,而酚型组分稳定性较差,易发生进一步反应。碱木质素降解反应速率的突变发生在250～280℃,温度越高,反应速率越大。水的存在有利于醚键的断裂和酚型组分的生成。在水体积分数为50%的甲醇-水共溶剂体系中,2-甲氧基-4-乙基苯酚的选择性最好,其在产物中的质量分数达48.6%。碱木质素的醚键在反应中全部断裂,四氢呋喃不溶物中主要是以缩合结构为主的木质素残片和再聚合产物。     

HPWA/SBA-15催化合成对叔丁基苯酚

以SBA-15负载磷钨酸（HPWA）为催化剂、甲基叔丁基醚（MTBE）和苯酚为原料在钢密封间歇反应釜中进行催化合成对叔丁基苯酚的实验研究。考察了HPWA负载量、催化剂用量、反应温度、反应时间及原料配比对烷基化反应的影响。实验结果表明,反应温度为160 ℃、负载HPWA质量分数30%、反应时间3 h、催化剂用量为原料质量的5%和原料配比n(MTBE)∶n(苯酚)＝2∶1时,苯酚的转化率为85.1%, 对叔丁基苯酚的选择性66.87%。实验中HPWA/SBA-15分子筛表现出较高的活性及选择性。     

酸性离子液体催化苯胺和二氧化碳合成二苯基脲

以苯胺和二氧化碳为原料催化合成二苯基脲是一条绿色工艺路线,重点对Lewis酸类离子液体催化该反应性能进行了研究。考察了一系列碱性和Lewis酸性催化剂的催化性能,以及溶剂对该反应的影响,结果表明,以无水AlCl₃为催化剂和乙腈为溶剂组成的反应体系效果较好。以氯铝酸类离子液体为催化剂兼溶剂,考察了离子液体阴阳离子、CO₂初始压力、反应时间、反应温度以及催化剂用量等因素对二苯基脲合成反应的影响。结果表明,以［Bmim］Cl-AlCl₃离子液体为催化剂兼溶剂,在CO₂初始压力为1 MPa、反应时间为7 h、反应温度为160℃、AlCl₃/苯胺质量比为1∶1的条件下,苯胺的转化率、二苯基脲的收率及选择性分别为18.1%、17.9%和98.9%。此外,提出了［Bmim］Cl-AlCl₃离子液体催化苯胺和二氧化碳的反应机理。     

过氧磷钼钨酸盐高效催化3-蒈烯氧化合成3,4-环氧蒈烷

以过氧磷钼钨酸十六烷基吡啶盐Cat-PMo2W2O24为催化剂,质量分数为30%的H2O2为氧化剂,催化3-蒈烯选择性环氧化合成3,4-环氧蒈烷。考察了溶剂种类、反应温度、催化剂用量、H2O2用量及反应时间对底物转化率与环氧选择性的影响,确定了最佳反应条件为:3-蒈烯12 mmol,溶剂三氯甲烷5 m L,催化剂用量为2.45%(即其质量与3-蒈烯质量的百分数,下同),H2O2与3-蒈烯摩尔比值为1.1,反应温度35℃,反应时间6 h;在最佳条件下,3-蒈烯的转化率和3,4-环氧蒈烷的选择性分别为99.1%和94.8%。     

酸功能高铼酸盐离子液体降解纤维素研究

选用微晶纤维素(MCC)进行降解,以降解液中还原糖和葡萄糖收率为考察目标,从反应温度、反应时间、反应物浓度、催化剂用量和催化剂种类几个方面考察其降解效果。结果表明,最优条件为:以酸功能高铼酸盐离子液体作为催化剂,以离子液体[Amim]Cl为溶剂,纤维素用量0.1 g,催化剂用量5%(摩尔分数),反应温度155℃,反应时间20 min。在此条件下,可还原糖收率(TRS)和葡萄糖收率最高可达94.6%和44.3%。另外,还以CrCl_3和酸功能高铼酸盐复合制备5-羟甲基糠醛(5-HMF),结果表明葡萄糖的高收率是提高5-HMF产率的重要保障。     

酸功能高铼酸盐离子液体降解纤维素研究

选用微晶纤维素(MCC)进行降解,以降解液中还原糖和葡萄糖收率为考察目标,从反应温度、反应时间、反应物浓度、催化剂用量和催化剂种类几个方面考察其降解效果。结果表明,最优条件为:以酸功能高铼酸盐离子液体作为催化剂,以离子液体[Amim]Cl为溶剂,纤维素用量0.1 g,催化剂用量5%(摩尔分数),反应温度155℃,反应时间20 min。在此条件下,可还原糖收率(TRS)和葡萄糖收率最高可达94.6%和44.3%。另外,还以CrCl_3和酸功能高铼酸盐复合制备5-羟甲基糠醛(5-HMF),结果表明葡萄糖的高收率是提高5-HMF产率的重要保障。     

过氧磷钼钨酸盐高效催化3-蒈烯氧化合成3,4-环氧蒈烷

以过氧磷钼钨酸十六烷基吡啶盐Cat-PMo2W2O24为催化剂,质量分数为30%的H2O2为氧化剂,催化3-蒈烯选择性环氧化合成3,4-环氧蒈烷。系统考察了溶剂种类、反应温度、催化剂用量、H2O2用量及反应时间对底物转化率与环氧选择性的影响,确定了最佳反应条件为：3-蒈烯12 mmol,溶剂三氯甲烷5 ml,催化剂用量为2.45 %（以3-蒈烯的质量百分数计）,H2O2与3-蒈烯物质的量的比值为1.1,反应温度35 ℃,反应时间6 h;在最佳条件下,3-蒈烯的转化率和3,4-环氧蒈烷的选择性分别为99.1 %和94.8 %。     

Pd/C-ZnCl_2复合催化体系催化苯酚加氢制备环己酮的研究

研究了Pd/C-ZnCl_2复合催化体系催化苯酚选择性加氢制备环己酮,考察了催化剂种类、溶剂种类、催化剂用量、Pd/C与ZnCl_2的质量比、反应温度、反应时间、反应压力等反应条件对苯酚加氢反应的影响。结果表明,最佳反应条件为苯酚0.1 g,复合催化体系Pd/C-ZnCl_2(质量比为3:1) 0.08 g,反应温度100℃,氢气压力为1.0 MPa,反应时间5 h,溶剂二氯甲烷10 mL。在上述反应条件下,苯酚转化率接近100%,环己酮的选择性达97.8%。     

Pd/C-ZnCl_2复合催化体系催化苯酚加氢制备环己酮的研究

研究了Pd/C-ZnCl_2复合催化体系催化苯酚选择性加氢制备环己酮,考察了催化剂种类、溶剂种类、催化剂用量、Pd/C与ZnCl_2的质量比、反应温度、反应时间、反应压力等反应条件对苯酚加氢反应的影响。结果表明,最佳反应条件为苯酚0.1 g,复合催化体系Pd/C-ZnCl_2(质量比为3:1) 0.08 g,反应温度100℃,氢气压力为1.0 MPa,反应时间5 h,溶剂二氯甲烷10 mL。在上述反应条件下,苯酚转化率接近100%,环己酮的选择性达97.8%。     

Acidic ionic liquid-catalyzed synthesis of 1,3-diphenyi urea from aniline and carbon dioxide

以苯胺和二氧化碳为原料催化合成二苯基脲是一条绿色工艺路线,重点对Lewis酸类离子液体催化该反应性能进行了研究.考察了一系列碱性和Lewis酸性催化剂的催化性能,以及溶剂对该反应的影响,结果表明,以无水AlCl3为催化剂和乙腈为溶剂组成的反应体系效果较好.以氯铝酸类离子液体为催化剂兼溶剂,考察了离子液体阴阳离子、CO2初始压力、反应时间、反应温度以及催化剂用量等因素对二苯基脲合成反应的影响.结果表明,以[Bmim]Cl-AlCl3离子液体为催化剂兼溶剂,在CO2初始压力为1 MPa、反应时间为7h、反应温度为160℃、AlCl3/苯胺质量比为1 ∶ 1的条件下,苯胺的转化率、二苯基脲的收率及选择性分别为18.1％、17.9％和98.9％.此外,提出了[Bmim]Cl-AlCl3离子液体催化苯胺和二氧化碳的反应机理.     

吡啶型铝酸盐离子液体催化β-甲基萘歧化反应

研究了三氯化铝-氯化丁基吡啶(n-BPC-AlCl3)离子液体催化β-甲基萘歧化合成2，6-二甲基萘(2，6-DMN)反应。通过正交试验，考察了反应温度、时间、BPC—AlCl3离子液体酸强度及催化剂用量对β-甲基萘歧化反应的影响。实验结果表明，BPC—AlCl3酸性离子液体对β-甲基萘歧化反应具有良好的催化活性和较好的2，6-二甲基萘选择性。在120℃，AlCl3／BPC的摩尔比为4：1，催化剂质量分数12％，反应时间为3．5h的条件下，反应转化率为29．0％，2，6-DMN的选择性为32．5％。     

杂多酸离子液体催化木质素C—O键和苯环氧化裂解

木质素是自然界中含量最丰富的可再生芳香聚合物，具备取代或部分替代石油用于生产大宗化学品的潜力。然而，由于木质素复杂的分子结构和化学键连接方式，当前木质素综合利用技术普遍存在目标产物选择性低等问题。因此，新型催化体系的研究对于设计与开发木质素高效转化过程具有重要意义。利用一种新型高效的杂多酸离子液体催化体系，通过选择性氧化裂解木质素的C—O键和苯环，将木质素转化为重要化工产品马来酸二乙酯，并提出了可能的反应机理。研究结果表明，当以含有β-O-4连接的典型木质素模型化合物4-甲氧基-α-[(2-甲氧基苯氧基)甲基]-苯甲醇为反应底物时，在杂多酸离子液体催化剂[BSmim]CuH₂PMo₁₀V₂O₄₀的作用下，180℃下反应5 h后，上述木质素模型化合物转化率可达到98.5%，得到84.3%(质量)和62.2%的马来酸二乙酯收率和选择性。同时，杂多酸离子液体可以通过温度的调节实现与产物的分离，简化了催化剂的回收过程，而且该催化剂具有良好的循环使用性能，重复使用6次后仍表现出较好的催化活性。     

固载化离子液体催化环氧乙烷和二氧化碳合成碳酸乙烯酯

用溴化1-羟乙基-3-乙烯基咪唑、甲基丙烯酸钠、丙烯酸羟乙酯、苯乙烯4种单体共聚合成了高分子离子液体催化剂,表征了其结构. 将该催化剂固载到分子筛上制成固体颗粒催化剂,催化环氧乙烷(EO)与CO2合成碳酸乙烯酯(EC)的反应,考察了反应时间、温度、压力、催化剂用量对EO转化率及生成EC选择性的影响. 结果表明,在反应时间4 h、温度403.15 K、压力2.5 MPa、催化剂与环氧乙烷质量比9%的条件下,EO转化率为95%, EC选择性为98%,催化剂在循环使用10次后,EO转化率无明显下降,EC选择性接近100%. 该反应为一级反应,动力学方程为r=-dCEO/dt=9.872×104e-52.00/(RT)CEO.