离子液体键合负载的有机—无机杂化孔材料的定向合成和性能研究

论文摘要

离子液体作为一种新兴的绿色溶剂和催化剂，使其成为有机合成、分离分析和功能材料等领域的研究热点之一，但成本较高、用量大、催化剂不易分离等缺点限制了其广泛应用。目前人们提出解决问题的方法之一就是将离子液体负载到无机多孔材料或者有机高分子材料上，制得“准均相”催化剂，从而把离子液体的特性转移到多相固体催化剂上，实现由“均相”向“异相”的转化。鉴此，本论文以氧化硅基介孔分子筛为载体，把离子液体负载到多孔材料上，在制备过程中，并选用较为全面的结构表征方法（如BET、SEM、TEM、FT-IR、TG-DTG等）研究离子液体在介孔分子筛孔道内的微环境以及两者间的相互影响规律，同时，将固载型离子液体用于Knoevenagel缩合反应以考察其催化活性。本论文的主要工作有：1．以PMHS为结构导向剂合成新型多孔材料。利用线型含氢聚甲基硅氧烷（PMHS）和正硅酸乙酯（TEOS）作为前驱体，在室温、无模板剂条件下利用溶胶-凝胶途径制备了一种新颖超疏水性多孔凝胶材料。结果表明：样品材料具有发达的孔道结构和优异的疏水性能。目标杂化材料在有机物吸附/分离、疏水药物缓释及表面涂装等领域具有潜在的应用前景。2．嫁接法固载离子液体。首先合成氯代咪唑型离子液体，然后用嫁接法制得功能离子液体/氧化硅基复合材料。结果表明：离子液体较好的负载到多孔硅上；同时把此复合材料用于Knoevenagel缩合反应，结果表明，该催化剂表现了优异的催化性能，并在循环使用4次后产率仍在84%以上。3．溶胶-凝胶法固载离子液体。通过溶胶-凝胶途径制备了固载型离子液体。结果表明：离子液体较好的负载在多孔材料上，且孔径分布相对较窄。同时把此复合材料用于Knoevenagel缩合反应，结果表明，该催化剂表现了优异的催化性能，并在循环使用4次后产率仍在78%以上。

论文目录

• 摘要
• Abstract
• 第一章 绪论
• 1.1 离子液体
• 1.1.1 离子液体的概念
• 1.1.2 离子液体的发展历史
• 1.1.3 离子液体的性质及应用
• 1.2 多孔材料
• 1.2.1 多孔材料概念
• 1.2.2 介孔分子筛合成机理
• 1.2.3 介孔分子筛的表面修饰
• 1.3 负载型离子液体研究进展
• 1.3.1 负载型离子液体/氧化硅基凝胶材料制备及应用
• 1.3.2 离子液体/有序介孔催化材料的制备及应用
• 1.3.2.1 作催化剂用
• 1.3.2.2 做金属纳米粒子载体
• 1.4 固载型离子液体催化剂在 Knoevenagel 缩合反应中的应用
• 1.5 本课题的主要研究内容和意义
• 第二章 PMHS 介导合成超疏水性凝胶材料
• 2.1 实验
• 2.1.1 杂化凝胶材料的制备
• 2.1.1.1 实验试剂及仪器
• 2.1.1.2 制备
• 2.1.2 样品的性能表征
• 2.2 结果与讨论
• 2.2.1 PMHS 用量对结构性能的影响
• 2.2.2 NaOH 用量对凝胶材料结构性能的影响
• 2.2.3 水量凝胶材料结构性能的影响
• 2.2.4 典型凝胶材料的理化性能
• 2.3 结论
• 第三章 后嫁接法固载离子液体
• 3.1 实验
• 3.1.1 实验试剂及仪器
• 3.1.2 离子液体氯化 1-甲基-3-（3-三甲氧硅基）丙基咪唑的合成
• 3.1.3 嫁接法固载离子液体于介孔材料上
• 3.1.4 样品的性能表征
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 FT-IR 分析
• 3.2.2 电镜分析
• 3.2.3 热重分析
• 3.2.4 N2吸附-脱附等温线分析
• 3.3 结论
• 第四章 共聚法固载离子液体
• 4.1 实验
• 4.1.1 实验试剂及仪器
• 4.1.2 样品性能表征
• 4.1.3 溶胶-凝胶法一步合成固载型离子液体
• 4.2 结果与讨论
• 4.2.1 IL/TEOS 摩尔比的变化对孔道结构的影响（BET 表征）
• 4.2.2 FT-IR 分析
• 4.2.3 热重分析
• 4.2.4 电镜分析
• 4.3 结论
• 第五章 固载型离子液体催化 Knoevenagel 缩合反应
• 5.1 实验
• 5.1.1 实验试剂及仪器
• 5.1.2 FIL1 催化 Knoevenagel 缩合反应
• 5.1.3 FIL2 催化 Knoevenagel 缩合反应
• 5.2 结果与讨论
• 5.2.1 FIL1 和 FIL2 催化反应结果
• 5.2.2 FIL1 和 FIL2 的循环使用结果
• 5.3 结论
• 第六章 结论
• 参考文献
• 致谢
• 附录