负载型N，N，N’，N’-四甲基-N”-丙基胍及其离子液体的合成与表征

论文摘要

采用不同方法分别制备了氨丙基功能化二氧化硅（APS）、二氧化硅负载N,N,N’,N’-四甲基-N’’-丙基胍（STMPG）及其离子液体,利用FTIR、BET、元素分析、13C MAS NMR和TG等技术对所制备样品进行了结构表征,并对制备方法进行了对比分析。分别采用以二甲苯为溶剂的液相法和溶胶-凝胶法制备了APS。在液相法的制备过程中,为了使二氧化硅表面有更多的稳定的羟基基团与氨丙基三乙氧基硅烷（APTES）发生反应,采用四种方法对二氧化硅表面进行了预处理。结果表明:微波辐射效果最好,使二氧化硅表面羟基数由1.08（个/nm2）增加到1.29（个/nm2）。采用液相法制备的APS中氨丙基负载量为8.59wt%,活性位（氨丙基）浓度为1.49mmol/g,APS的pKa值为9.3-15.0。对溶胶-凝胶法制备APS过程中各影响因素进行了考察,得出制备APS的最佳条件为:溶剂为乙醇、硅醇摩尔比为1:6、硅水摩尔比为1:7、APTES与正硅酸乙酯质量比为0.07、反应温度35℃、pH=9、采用二氯甲烷抽提4h、干燥时间6h、干燥温度100℃、真空干燥、陈化时间为72h。在此条件下制备的APS中氨丙基负载量为6.88wt%,活性位（氨丙基）浓度为1.19mmol/g,APS的pKa值为4.8,均低于液相法制备的APS。分别采用三种方法制备了STMPG。一种方法以APS和四甲基脲（TMU）为原料,在三氯氧磷的作用下生成STMPG。其他两种方法是以氯丙基三乙氧基硅烷（CPTES）和四甲基胍（TMG）为原料制备STMPG。利用FTIR、Uv-vis、BET、13C MAS NMR、元素分析、TG等方法对所制备样品的结构进行了表征,并对三种方法进行了对比分析。结果表明,所制备STMPG的最大负载量为8.33wt%,活性位N,N,N’,N’-四甲基-N’’-丙基胍（TMPG）浓度为0.53 mmol/g,STMPG的pKa值为6.87.2。在制备STMPG的基础上,采用两种方法制备了阴离子分别为CF3SO3-, PF6-和CH3COO-的STMPG离子液体,利用FTIR、BET和元素分析等方法对上述负载型离子液体及其前体进行了结构表征,并测定了负载型离子液体表面酸碱强度。结果表明,[STMPG]CH3COO的pKa值最大,为4.86.8。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 绪论
• §1-1 前言
• §1-2 氨丙基功能化的二氧化硅
• 1-2-1 二氧化硅的表面处理技术
• 1-2-2 氨丙基功能化的二氧化硅
• §1-3 胍及胍盐离子液体
• 1-3-1 胍
• 1-3-2 有机胍盐离子液体的合成
• 1-3-3 有机胍盐离子液体结构研究
• 1-3-4 负载型有机胍的研究进展
• §1-4 负载型离子液体
• §1-5 本论文研究的主要内容
• 第二章 氨丙基功能化二氧化硅的制备及表征
• §2-1 前言
• §2-2 实验部分
• 2-2-1 实验试剂及仪器
• 2-2-2 实验方法
• 2-2-3 表征方法
• §2-3 结果与讨论
• 2-3-1 二氧化硅的表面预处理
• 2-3-2 溶胶-凝胶法制备APS 的条件优化
• 2-3-3 APS 的表征
• §2-4 小结
• 第三章 负载型 N,N,N’,N’-四甲基-N''-丙基胍的制备与表征
• §3-1 前言
• §3-2 实验部分
• 3-2-1 实验试剂及仪器
• 3-2-2 实验方法
• 3-2-3 表征方法
• §3-3 结果与讨论
• 3-3-1 FTIR 表征
• 3-3-2 UV-vis 分析
• 3-3-3 元素分析
• 3-3-4 STMPG1的13C MAS NMR 分析
• 3-3-5 比表面及孔度分析
• 3-3-6 热稳定性分析
• 3-3-7 酸碱强度测定
• §3-4 小结
• 第四章 负载型N,N,N’,N’-四甲基-N''-丙基胍离子液体的合成与表征
• §4-1 前言
• §4-2 实验部分
• 4-2-1 实验试剂及仪器
• 4-2-2 实验方法
• 4-2-3 表征方法
• §4-3 结果与讨论
• 4-3-1 TMPSG 表征
• 4-3-2 STMPG 及其离子液体表征
• §4-4 小结
• 第五章 结论与展望
• 参考文献
• 致谢
• 攻读学位期间所取得的相关科研成果