[發明專利]一種鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末的制備方法及其應用

在審

• 申請號: 201811347454.0
• 申請日: 2018-11-13
• 公開（公告）號: CN109482232A
• 公開（公告）日: 2019-03-19
• 發明（設計）人: 趙之平;魯鵬;趙永東;李碩
• 申請（專利權）人: 北京理工大學
• 主分類號: B01J31/06
• 分類號: B01J31/06;C08G75/20;C08G75/23;C08G65/48
• 代理公司: 北京理工正陽知識產權代理事務所(普通合伙) 11639
• 代理人: 唐華

1.一種鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末的制備方法，其特征是具體制備步驟如下：

步驟一、聚合物的氯甲基化

按照每1g聚合物對應5～30mL的無水1,2-二氯乙烷溶劑的比例關系，將聚合物溶解于無水1,2-二氯乙烷溶劑中；然后依次加入催化劑和氯甲基化試劑，加熱到20～60℃反應2～30h，反應結束后，將上述反應后的混合溶液倒入析出液中，混合溶液與析出液的體積比為1:1～10，攪拌至白色聚合物粉末不再增加；過濾后烘干得到的白色粉末為氯甲基化的聚合物多孔粉末；

所述的聚合物為粉末狀或粒狀的酚酞基聚芳醚酮、聚砜或聚醚砜；

所述的氯甲基化試劑為氯甲基甲基醚、氯甲基乙基醚或氯甲基辛基醚；

所述的催化劑為氯化鋅、三氯化鋁或四氯化錫；

所述的聚合物、催化劑和氯甲基化試劑摩爾比為1：0.1～10：1～100；

步驟二、接枝咪唑基聚合物制備

將步驟一所得的氯甲基化的聚合物多孔粉末加入N,N-二甲基甲酰胺(DMF)溶劑中，40～50℃下攪拌溶解；待溶解完全后，在氮氣環境下，將溫度升高至60～70℃，逐滴加入溶于DMF的咪唑，60～70℃攪拌反應3～18h；

其中，氯甲基化的聚合物多孔粉末的反應位點與咪唑的摩爾比為：1：0.1～10；

步驟三、接枝磺酸基聚合物的制備

將步驟二所得的反應體系溫度降至40～60℃，加入磺酸鹽攪拌反應6～30h；其中，氯甲基化的聚合物多孔粉末的反應位點與磺酸鹽的摩爾比為：1：0.1～10；

所述的磺酸鹽為1,3-丁烷磺酸內酯或1,4-丁烷磺酸內酯；

步驟四、鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末的制備

將步驟三所得的反應體系溫度加熱到55～65℃下加入98wt.％的硫酸，攪拌反應24h以上；反應結束后，將反應后的混合溶液倒入析出液中，混合溶液與析出液的體積比為1:1～10，攪拌至白色粉末不再增加；過濾后烘干得到的白色粉末為鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末；

其中，氯甲基化的聚合物多孔粉末的反應位點與硫酸的摩爾比為：1：0.1～10；

步驟四所述的析出液為乙酸乙酯、乙醇或丙酮。

2.一種采用權利要求1所述方法制得的鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末進行催化生物質原料水解的方法，其特征是具體方法為：

按照每1g生物質原料對應2～20mL去離子水的比例關系將二者混合，配成5～50wt.％生物質原料水溶液；按照每1g鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末對應10～100mL生物質原料水溶液的比例關系，將權利要求1所述方法制得的鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末加入到生物質原料水溶液中；在30～100℃恒溫環境下催化生物質原料水解，得到可發酵的還原糖，當還原糖產率不再發生變化時反應結束；

所述的生物質原料為纖維素水溶液、菊苣粗粉水溶液或菊粉水溶液。

3.如權利要求2所述方法，其特征是：判斷生物質原料水解反應結束的方法為，取權利要求2所述方法中的水解反應混合液，利用二硝基水楊酸法測定水解反應混合液的還原糖產率，當相鄰兩次測量還原糖產率的結果相同時反應結束。

4.如權利要求2所述方法，其特征是：生物質原料水解反應結束后，對水解反應混合液過濾，將濾渣用去離子水進行洗滌、烘干，烘干后得到可再次使用的鍵合負載離子液體聚合物多孔粉末。