固载铜盐/离子液体催化剂的制备、结构及性能

以SiO2、碳纳米管为载体，通过共价键合的方法将含有吡啶和咪唑两类阳离子的离子液体固载于上述两种载体上，再将金属铜盐通过与离子液体络和的方法固载于载体上，制备含有金属铜盐/烷基吡啶(和烷基咪唑)离子液体的负载型催化剂。将此类催化剂用于甲醇液相氧化羰化合成碳酸二甲酯，通过载体、离子液体、金属铜盐之间的协同作用，高活性、高选择性、高稳定性地合成碳酸二甲酯。揭示载体性质、离子液体阴、阳离子种类、金属铜盐种类对负载型金属铜盐/离子液体催化剂结构、性能的影响规律，为开发新型的甲醇液相氧化羰化合成碳酸二甲酯催化剂提供基础。

合成了三甲基硅烷丙基吡啶氯化物离子液体(Py-ILCl) 和1-(3-三甲氧基硅烷丙基)-3-甲基咪唑氯化物(ImCl)离子液体，制备了多种固载的铜盐/离子液体催化剂：CuCl2(Cl、Br2)-PyIL/SBA-15、CuCl2-PyBF4/SBA-15、CuCl2-ImCl/SBA-15、CuCl2(Cl、Br2)-PyIL/SiO2。用多种物理化学手段对催化剂进行了表征，并考察了这些催化剂在甲醇液相氧化羰化反应中的性能，发现SBA-15固载的含有CuBr2的吡啶离子液体(CuBr2–PyIL/SBA-15)在反应中表现出最佳的催化性能，在温度120oC，总压2.4 MPa，反应时间2 h，Cu/CH3OH =1:240的反应条件下，甲醇转化率为17%，碳酸二甲酯选择性达97.5%。XPS分析表明，固载于载体表面的离子液体PyIL对Cu(II)有电子修饰作用，这是CuBr2–PyIL/SBA-15催化剂具有较CuBr2/SBA-15催化剂更高催化活性的主要原因。.研究了离子液体阴离子种类 (Cl-和BF4-) 和阳离子种类 (咪唑(Im)、吡啶(Py)) 对固载的离子液体/铜盐催化剂反应性能的影响，发现离子液体阴阳离子种类强烈影响催化剂中Cu(II)离子的配位环境，并进而影响其催化性能。.原位一步合成了3-三甲氧基硅烷丙基-吡啶氯化物离子液体杂化的SBA-15，和1-(3-三甲基硅烷丙基)-3-甲基-氯化咪唑离子液体杂化的SBA-15，然后将金属铜盐负载于这些载体上，对上述催化剂的结构和催化甲醇液相氧化羰化反应的性能进行了研究，发现与通过接枝方法将离子液体嫁接到SBA-15载体表面再负载Cu盐催化剂相比，新合成的催化剂的性能发生了显著变化，产物中碳酸二甲酯选择性明显下降，生成的主要产物为三聚甲醛。其原因主要是由于在这类催化剂上，甲醇在氧化条件下会转化成甲醛，由于甲醛与水少量的水发生加成，生成甲醛的水合物甲二醇，甲二醇分子间脱水而成的三聚甲醛链状聚合物。.合成了3-氨丙基吡啶氯化物离子液体(NH2-PyIL)、将该离子液体与羧基官能化的多壁碳纳米管(MWCNTs)反应，得到了离子液体修饰的MWCNTs载体，再将金属铜盐与离子液体修饰MWCNTs进行络合反应，获得了MWCNTs负载的金属铜盐/离子液体催化剂，并对这些合成的催化剂的结构和催化性能进行了表征。