离子液体在Ti基多酸盐催化剂中的固载化
离子液体(ionicliquid，简写为IL)是一种具有优良特性的绿色材料，是国际绿色化学的热点和前沿之一。由于它的特殊性质和表现，被誉为与双水相和超临界CO2一起构成三大绿色溶剂，在有机合成、电化学、均相催化尤其在非均相催化、以及分离等领域具有广阔的应用前景。
层状过渡金属氧化物多酸盐由于它的独特结构，近年来普遍受到人们重视，特别是Nb和Ti作为催化活性组元的层状化合物。由于它们具有典型的层板状结构和层间阳离子具有可交换性能，所以近年来对这类化合物的研究主要集中在对其催化性能以及改性方面的研究上。但是在层状钛铌酸盐表面和层板间引入有机活性成份尤其是绿色试剂离子液体的研究尚处于未开发领域，甚为鲜见。
本研究以层状化合物作为载体材料，以固载离子液体为目标，在其表面或层间以接枝或插层等手段引入咪唑类离子液体，探讨离子液体与层状材料之间的相互作用，为制备特定的催化材料提供参考依据。
本文实验采用高温固相法合成层状Na2Ti3O7，通过酸化获得H2Ti3O7。通过N-甲基咪唑与1、4-丁基磺酸内酯反应获得N-磺酸根丁基-3-甲基咪唑，在经过硫酸酸化合成了离子液体N-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐。以它们为前驱物，于一定条件下，通过离子交换反应制备固载化的Na2Ti3O7-IL和H2Ti3O7-IL。材料的结构与性能采用X-射线粉末衍射(XRD)，红外光谱(FT-IR)、扫描电镜(SEM)、透射电镜(TEM)、紫外-可见漫反射光谱(UV-vis-DRS)、热分析(TG-DTA)等现代物理化学方法进行表征。结果表明:
1.N-磺酸丁基-3-甲基咪唑硫酸氢盐可以通过离子交换的方法插入Na2Ti3O7和H2Ti3O7的层间。插层后(001)晶面间距增加且层板间整体发生松动，与插层前相比晶体的结晶度下降。通过TEM观察在H2Ti3O7-IL样品表面出现线状物质存在。
2.与前驱物Na2Ti3O7相比，Na2Ti3O7-IL的FT-IR显示1456cm-1消失、同时927.6cm-1处Ti=O的伸缩振动峰以及472.5cm-1、713.5cm-1处均发生向高波速移动。与H2Ti3O7相比，H2Ti3O7-IL样品1167cm-1振动吸收峰消失、1569.8cm-1峰值向高波数移动，同时出现C-H伸缩振动峰(2937.1cm-1)。说明N-磺酸丁基-3-甲基咪唑阳离子插入层板间并与组成的层板的相关基团发生相互作用。
3.Na2Ti3O7与H2Ti3O7存在连续的宽紫外带吸收，吸收边分别在367nm、404nm。N-磺酸丁基-3-甲基咪唑阳离子插层固载后，Na2Ti3O7-IL、H2Ti3O7-IL的紫外吸收带均变窄、吸收边均向可见光区偏移，说明N-磺酸丁基-3-甲基咪唑阳离子固载后带隙能量有所减小。
层状化合物;离子液体;固定化;Ti基多酸盐催化剂
安徽理工大学
硕士
工业催化
何杰
2012
中文
O645.13;TQ426.91
65
2012-11-30（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）