離子液體在Ti基多酸鹽催化劑中的固載化.pdf

1、離子液體(ionicliquid，簡寫為IL)是一種具有優(yōu)良特性的綠色材料，是國際綠色化學(xué)的熱點和前沿之一。由于它的特殊性質(zhì)和表現(xiàn)，被譽為與雙水相和超臨界CO2一起構(gòu)成三大綠色溶劑，在有機合成、電化學(xué)、均相催化尤其在非均相催化、以及分離等領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。
　　 層狀過渡金屬氧化物多酸鹽由于它的獨特結(jié)構(gòu)，近年來普遍受到人們重視，特別是Nb和Ti作為催化活性組元的層狀化合物。由于它們具有典型的層板狀結(jié)構(gòu)和層間陽離子具有可交換

2、性能，所以近年來對這類化合物的研究主要集中在對其催化性能以及改性方面的研究上。但是在層狀鈦鈮酸鹽表面和層板間引入有機活性成份尤其是綠色試劑離子液體的研究尚處于未開發(fā)領(lǐng)域，甚為鮮見。
　　 本研究以層狀化合物作為載體材料，以固載離子液體為目標(biāo)，在其表面或?qū)娱g以接枝或插層等手段引入咪唑類離子液體，探討離子液體與層狀材料之間的相互作用，為制備特定的催化材料提供參考依據(jù)。
　　 本文實驗采用高溫固相法合成層狀Na2Ti3O7，通

3、過酸化獲得H2Ti3O7。通過N-甲基咪唑與1、4-丁基磺酸內(nèi)酯反應(yīng)獲得N-磺酸根丁基-3-甲基咪唑，在經(jīng)過硫酸酸化合成了離子液體N-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽。以它們?yōu)榍膀?qū)物，于一定條件下，通過離子交換反應(yīng)制備固載化的Na2Ti3O7-IL和H2Ti3O7-IL。材料的結(jié)構(gòu)與性能采用X-射線粉末衍射(XRD)，紅外光譜(FT-IR)、掃描電鏡(SEM)、透射電鏡(TEM)、紫外-可見漫反射光譜(UV-vis-DRS)、熱分析(TG

4、-DTA)等現(xiàn)代物理化學(xué)方法進(jìn)行表征。結(jié)果表明:
　　 1.N-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氫鹽可以通過離子交換的方法插入Na2Ti3O7和H2Ti3O7的層間。插層后(001)晶面間距增加且層板間整體發(fā)生松動，與插層前相比晶體的結(jié)晶度下降。通過TEM觀察在H2Ti3O7-IL樣品表面出現(xiàn)線狀物質(zhì)存在。
　　 2.與前驅(qū)物Na2Ti3O7相比，Na2Ti3O7-IL的FT-IR顯示1456cm-1消失、同時927.6cm-

5、1處Ti=O的伸縮振動峰以及472.5cm-1、713.5cm-1處均發(fā)生向高波速移動。與H2Ti3O7相比，H2Ti3O7-IL樣品1167cm-1振動吸收峰消失、1569.8cm-1峰值向高波數(shù)移動，同時出現(xiàn)C-H伸縮振動峰(2937.1cm-1)。說明N-磺酸丁基-3-甲基咪唑陽離子插入層板間并與組成的層板的相關(guān)基團發(fā)生相互作用。
　　 3.Na2Ti3O7與H2Ti3O7存在連續(xù)的寬紫外帶吸收，吸收邊分別在367nm、4