[發明專利]一種高催化活性的IL@SBA-15材料及制備方法和用途

有效

• 申請號: 201710098227.8
• 申請日: 2017-02-23
• 公開（公告）號: CN106925346B
• 公開（公告）日: 2019-12-31
• 發明（設計）人: 趙謙;李迎迎;姜廷順;代黎明;方明蘭
• 申請（專利權）人: 江蘇大學
• 主分類號: B01J31/02
• 分類號: B01J31/02;B01J35/10;B01J37/02;C07C37/11;C07C39/06
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本發明提供了一種高催化活性的IL@SBA?15材料及制備方法和用途，制備方法如下：步驟1、制備SBA?15；步驟2、制備含磺酸基的離子液體IL；步驟3、制備高催化活性的IL@SBA?15材料：將含磺酸基的離子液體溶于無水甲醇中，滴入到分散有SBA?15的無水甲醇中；室溫下攪拌反應，反應結束后，蒸去無水甲醇得到產物負載有磺酸基的離子液體的SBA?15，即高催化活性的IL@SBA?15材料，記為IL@SBA?15。本發明得到的催化劑對苯酚與叔丁醇的烷基化均具有較高的催化活性。

技術領域

本發明是以嵌段共聚物P123(聚環氧乙烯-聚環氧丙烯-聚環氧乙烯)為模板劑、正硅酸乙酯為硅源、正己烷作為膠束膨脹劑和NH₄NO₃作為結構輔助劑，水熱合成法制得了具有不同孔徑、有序的六方中孔二氧化硅材料，具體為一種高催化活性的IL@SBA-15材料及制備方法和用途，屬于無機納米復合材料的技術領域。

背景技術

有序硅基介孔分子篩與其他微孔分子篩材料相比，具有比表面較大，孔徑易調節及表面易修飾等優點，在吸附，催化，離子交換等方面具有較好的應用前景。純有序硅基介孔分子篩上基本沒有酸性，氧化及還原等催化活性，為了考察其在一些催化方面的應用，必須將具有活性的物質引進純有序硅基介孔分子篩中。離子液體(硫酸氫[1-丙基磺酸基-3-甲基咪唑])作為一種磺酸咪唑基B酸，在許多反應中表現出高催化活性。例如，Gui等人首先報道了一系列官能化的離子液體催化叔丁醇和苯酚的烷基化反應，反應物以合適的比例得到高的轉化率和高的2,4-DTBP選擇性(Gui J等，J.Mol.Catal.A:Chem.2005,225,27-31)。然而，它的高粘度和吸濕性限制了它們的應用(Vafaeezadeh M等，Chem.Eng.J.2014,250，34–41)。此外，從反應混合物中分離和回收使用的離子液體將消耗大量能量(Valkenberg M等，Green Chem.2002,4:88–93)。這些問題限制了它更廣泛的應用。為了克服這些問題，可以在高表面積材料上載負官能化離子液體。通過這種方式，離子液體的均相催化反應轉化為非均相催化反應，同時減少離子液體的消耗并再循環利用來實現高催化劑效率。

本研究主要是在有序硅基介孔分子篩中引入具有催化活性的離子液體，結合有序硅基介孔分子篩與離子液體的優勢，用浸漬法將離子液體(硫酸氫[1-丙基磺酸基-3-甲基咪唑])負載在有序硅基SBA-15孔道上得到復合材料IL@SBA-15催化劑，考察該催化劑對苯酚與叔丁醇烷基化的催化活性。同時有序硅基介孔復合材料作為苯酚與叔丁醇的烷基化反應的催化劑時，反應物以及產物會在介孔分子篩上吸附/脫附。而對于孔徑可調節的小孔型的介孔分子篩，其孔徑大小是影響反應物及產物的吸附/脫附程度因素之一。狹小的孔徑會使分子篩孔道堵塞而失活，而過大的孔徑降低了反應物與活性組分的接觸率。針對這個特點，我們將硫酸氫[1-丙基磺酸基-3-甲基咪唑]離子液體負載在不同孔徑的SBA-15上，考察SBA-15的孔徑對苯酚與叔丁醇烷基化的催化影響。

本發明首先合成出-SO₃H官能化的B酸性離子液體(硫酸氫[1-丙基磺酸基-3-甲基咪唑])。通過加入擴孔劑正己烷和結構輔助劑硝酸銨成功的合成了三種不同孔徑的SBA-15。將硫酸氫[1-丙基磺酸基-3-甲基咪唑]負載到具有不同孔徑的有序硅基介孔分子篩上得到IL@SBA-15(5,8,12nm)固體酸催化劑。通過反應溫度，載體孔徑對苯酚與叔丁醇烷基化反應的轉化率和選擇性的影響，得到了最佳的載體孔徑。

發明內容

本發明的目的是通過浸漬法將硫酸氫[1-丙基磺酸基-3-甲基咪唑]離子液體負載在不同孔徑的有序的SBA-15上而得到IL@SBA-15(5,8,12nm)固體酸催化劑。實驗表明：用于苯酚烷基化反應最合適的SBA-15載體孔徑為8nm。具體方案如下：