硅膠固載離子液體的制備及其催化合成聚甲醛二甲醚性能的研究.pdf

1、聚甲醛二甲醚（DMMn）是一種含氧綠色環(huán)保燃料，與柴油各項(xiàng)物理、化學(xué)性質(zhì)類似，作為含氧燃料添加到柴油中，無需對柴油發(fā)動機(jī)進(jìn)行改造，并且混合到柴油中可以改善柴油在柴油發(fā)動機(jī)中的燃燒性能，增加柴油燃料的十六烷值，有效提高柴油發(fā)動機(jī)的熱效率，大幅度地減少柴油機(jī)尾氣中氮氧化物NOx和固體顆粒物PM的排放。離子液體作為合成聚甲醛二甲醚的新型綠色環(huán)保催化劑，其具有化學(xué)性質(zhì)穩(wěn)定、不易揮發(fā)、催化反應(yīng)條件溫和催化活性高等優(yōu)點(diǎn)，然而離子液體存在合成成本高，

2、與催化產(chǎn)物難分離等問題，限制了其工業(yè)化應(yīng)用。
　　本文首先研究了咪唑類四種離子液體催化劑，以甲醇與三聚甲醛(TOX)為原料，催化合成聚甲醛二甲醚，得出n-磺酸丁基咪唑硫酸氫鹽（[SO3H-(CH2)3-HIM][HSO4]）具有最高的催化活性，三聚甲醛的轉(zhuǎn)化率和DMM3-8的選擇性達(dá)到了95.34％和49.45%，其催化合成聚甲醛二甲醚最佳的工藝條件為：離子液體催化劑使用量2.0wt%、原料醇醛摩爾比6/3、反應(yīng)溫度100℃、反應(yīng)

3、時間3h和反應(yīng)壓力1.0MPa。
　　針對離子液體與催化產(chǎn)物難分離，不能重復(fù)使用等缺點(diǎn)，本文采用溶膠-凝膠法直接對n-磺酸丁基咪唑硫酸氫鹽離子液體進(jìn)行固載，采用FT-IR、TG、BET以及元素分析等表征手段研究了合成催化劑的結(jié)構(gòu)、熱穩(wěn)定性以及孔性質(zhì)。在離子液體合成聚甲醛二甲醚最佳工藝條件下以及離子液體的固載量為14.30%時，三聚甲醛的轉(zhuǎn)化率以及DMM3-8的選擇性為95.46%和49.10%，催化劑重復(fù)利用四次，仍然具有較好的催

4、化活性，同時催化產(chǎn)物與催化劑容易分離，然而溶膠-凝膠法直接對離子液體進(jìn)行負(fù)載，離子液體固載不夠牢固，在使用過程離子液體容易流失。
　　本文為了解決溶膠-凝膠法固載離子液體不夠牢固等問題，在溶膠-凝膠法基礎(chǔ)上，采用硅烷偶聯(lián)劑3-氯丙基三甲氧基硅烷，把n-磺酸丁基咪唑硫酸氫鹽離子液體通過化學(xué)鍵嫁接到硅膠上，F(xiàn)T-IR、TG、BET以及元素分析等表征表明，硅烷化離子液體已經(jīng)成功嫁接到硅膠上。在離子液體合成聚甲醛二甲醚最佳工藝條件下以及硅