固载型离子液体催化剂的制备及在酸催化反应中的应用研究

现有酸催化反应均相催化剂存在不易分离、对设备腐蚀等缺点，本项目利用离子液体的优异特性，制备非均相的固载型离子液体催化剂，开发酸催化反应的清洁生产工艺。通过离子液体结构与酸性的构效关系研究，制备出适合酸催化反应的Br?nsted酸性离子液体，以有序介孔材料为载体，将离子液体作为催化活性中心构建于介孔材料上。运用FTIR、TG、BET、SEXRD、SEM等多种表征手段对催化剂进行全面评价。研制出在油酸和乙醇液相酯化反应、苯乙烯和甲醛的Prins成环反应以及苯甲醛与乙二醇的缩醛反应中具有高转化率、选择性和稳定性的有工业化前景的固载型离子液体催化剂，达到预期研究目标。同时，采用密度泛函方法对离子液体催化酯化、Prins成环、缩醛反应机理进行研究，探讨离子液体催化行为和催化活性的本质，为开发出高效、绿色、环境友好的功能化离子液体催化剂提供科学依据。

在认真实施研究计划的基础上，团队已在国内外重要学术刊物及会议上发表与该项目有关的学术论文12篇，其中SCI论文9篇(包括ChemCatChem杂志前封面文章1篇，该研究成果获得同行专家的高度肯定)，中文核心1篇，会议论文2篇；申报了2项国家发明专利；参加国内外学术会议6次；培养博士研究生4名、硕士研究生6名。圆满完成了项目任务，取得了预期研究成果。.按照项目研究计划，通过离子液体构效关系的研究，筛选并制备出适合本项目酸催化要求的Brønsted酸性离子液体，其特征是阳离子为咪唑磺酸型，阴离子为硫酸氢根。以介孔分子筛、磁性材料、金属有机骨架材料(MOFs)、氯甲基聚苯乙烯/硅胶杂化材料、Merrifield树脂等功能化材料为载体，通过化学接枝、封装、自由基聚合等方法，制备了一系列高效、绿色固载型离子液体催化剂，并将其应用于油酸酯化、缩醛、Prins成环反应中，具有转化率和选择性高、稳定性好等优点。此外，通过对离子液体催化以上反应机理的探索，掌握了控制反应的关键因素，为定向设计、合成具有独特性能的功能化离子液体催化剂提供了理论指导。.制备的固载型酸性离子液体催化剂具有以下特点：Fe-SBA-15固载的离子液体催化剂具有Brønsted酸和Lewis酸两种酸性位点，载体的高比表面积与孔道的有序性有助于离子液体固载量的提高；磁性材料固载的离子液体催化剂具有磁响应特性，在外加磁场下可实现催化剂的快速分离，具有分离时间短、催化剂质量损失小等优点；MOFs固载的离子液体催化剂充分利用其独特的微孔窗口和介孔笼结构，通过瓶中造船法实现离子液体封装，有效提升离子液体的负载量；氯甲基聚苯乙烯/硅胶杂化材料兼具氯甲基有机聚合物的可修饰性与无机SiO2优良的机械与热稳定性，以其为载体制备的固载型离子液体催化剂具有较好的重复性能；功能化Merrifield树脂固载的离子液体催化剂具有制备过程简单，催化效果好等优点。.本项目在研究离子液体与载体间的协同效应的基础上，实现了材料的结构与功能的统一，制备出离子液体固载量大、催化活性高、重复使用性好的固载型离子液体催化剂，解决了均相离子液体催化剂存在的粘度大、与反应物分离困难等问题。本项目的研究进一步完善和拓展了离子液体的应用，在开发高效、可循环利用的催化剂方面取得了新的研究进展，同时在取代传统无机酸催化剂、实现绿色化工生产方面也具有非常重要的意义。