论文部分内容阅读
聚甲醛二甲醚（PODEn）具有较高的十六烷值和氧含量,被认为是一种绿色环保型柴油燃料添加剂,与柴油混合能大大提高柴油机的燃烧性能,降低柴油燃烧产生氮氧化物和颗粒物的排放,极具发展前景。合成PODEn的反应是典型的酸催化反应,离子液体作为一种绿色催化剂,催化性能好,目标产物选择性高,但是价格昂贵,不易回收,制约了离子液体的广泛应用。基于此,本论文采用包埋法,将离子液体封装在KIT-5中构建纳米反应器,并以其为催化剂,在不同的原料体系中合成PODEn,且制备了双磺酸丙基咪唑离子液体来研究酸性对合成PODEn的影响,既解决了离子液体难回收的问题,又节约了成本。（1）采用包埋法,以KIT-5为载体,N-磺酸丁基咪唑类离子液体为活性组分构建纳米反应器。对比了不同反应体系中纳米反应器的催化性能,设计了单因素实验优化反应条件,以甲醇和三聚甲醛为原料催化合成PODEn,在反应时间2 h、温度110℃、催化剂含量4 wt%、甲醇与三聚甲醛摩尔比2的条件下反应性能最优,此时,三聚甲醛的转化率和PODE3-5的选择性分别为89.94%和45.04%,催化剂可重复使用4次;以甲缩醛和三聚甲醛为原料催化合成PODEn的最佳反应条件为:反应时间2 h、温度100℃、甲缩醛与三聚甲醛摩尔比1.5、催化剂含量3 wt%,此时,三聚甲醛的转化率为84.52%,PODE3-5的选择性为51.14%,催化剂可重复使用6次,效果无明显下降;在无水体系中,目标产物的选择性更好,催化剂的循环使用性能更高。在最优条件下,对比了离子液体以及封装离子液体后构建纳米反应器的催化性能,发现封装离子液体后制备的催化剂并不影响离子液体的催化活性,可重复使用,降低了成本。通过研究反应时间与产物分布的关系,探讨了PODEn的合成机理,PODEn是随着聚合度n的增加逐一生成的。（2）将三种不同阴离子的季膦盐离子液体封装在KIT-5中构建纳米反应器。对比了三种纳米反应器的催化活性,实验表明以三苯基磺酸丁基膦三氟甲磺酸盐为活性组分构建的纳米反应器的催化活性最好,三聚甲醛的转化率为98.89%,PODE3-5的选择性为44.57%,催化剂循环4次后仍然有较高的催化活性。（3）制备了四种双磺酸丙基咪唑离子液体,用核磁共振表征离子液体的结构,并通过Hammett法研究离子液体的酸度。双磺酸离子液体的酸性强于单磺酸离子液体。设计了单因素实验优化反应条件,在反应时间2 h,温度110℃,催化剂用量2 wt%,甲醇与三聚甲醛摩尔比2的条件下反应性能最优,此时,三聚甲醛的转化率为98.39%,PODE3-5的选择性为56.67%。在最优条件下对比了离子液体在催化甲醇与三聚甲醛合成PODEn的催化活性,结果表明双磺酸离子液体的催化活性强于单磺酸离子液体。