[发明专利]用于生产复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及用于生产含有载体材料和离子液体的复合材料的方法，以及复合材料及其作为合成催化剂的用途。

背景技术

近来，集中研究了由固体载体组分和固定在其上的液体组分组成的材料。液体组分和可能溶解或悬浮在其中的物质的负载赋予了复合材料优异的新性能。首先，离子液体(IL)在多孔载体材料上的固定是这里的兴趣焦点。所产生的复合物可以用于重要的工业领域，例如催化、气体净化、燃料混合物的纯化、混合物的分离、流变学等。

在催化领域中，首先学习两个主题相关的概念：

在所谓的SILP(Supported Ionic Liquid Phase，负载型离子液体相)概念的情况下(J.Joni，M.Haumann，P.Wasserscheid，Advanced Synthesis and Catalysis(高级合成和催化)2009，351，423-431；J.Baudoux，K.Perrigaud，P.-J.Madec，A.-C.Gaumont，I.Dez，Green Chemistry(绿色化学)2007，9，1346-1351；A.Riisager，R.Fehrmann，M.Haumann，P.Wasserscheid，Topics in Catalysis(催化中的课题)2006，40，91-101)(也被称为SILCA(P.Virtanen，H.Karhu，G.Toth，K.Kordas，J.-P.Mikko1a，Journal of Catalysis(催化杂志)2009，263，209-219；J.-P.Mikko1a，J.P.Vitanen，T.Salmi，Industrial&Engineering Chemistry Research(工业和工程化学研究)2007，46，3932-3940)或SILC(H.Hagiwara，K.-H.Ko，T.Hoshi，T.Suzuki，Chemical Communications 2007(化工学报2007)，2838-2840)，离子催化剂溶液被固定在多孔载体材料上。所述离子催化剂溶液由至少一种离子液体以及至少一种另外的催化活性组分组成。所述催化活性组分可以是有机金属络合物化合物、金属纳米粒子、有机催化剂或者也可以是生物催化剂例如酶。此外，离子液体本身也能起反应催化剂的作用或者用作溶解或悬浮的催化剂的助催化剂。

在所谓的SCILL（Solid Catalysts with Ionic Liquid Layer（具有离子液体层的固体催化剂））概念的情况下，离子液体或含有离子液体的组合物被固定在固体（预成型的）催化剂上。因此，非均相催化剂的性质改变。在一些情况下，能够观察到对所需要的产物有利的选择性大幅增加，而活性保持不变（J.Arras，M.Steffan，Y.Shayeghi，D.Ruppert，P.Claus，Green Chemistry（绿色化学）2009，11，716-723；U.Kernchen，B.Etzold，W.Korth，A.Jess，Chemical Engineering&Technology（化学工程与技术）2007，30，985-994）。

所述两种概念均可以用于所有已知的反应器设计，例如充气或未充气的悬浮反应器、鼓泡塔反应器、流体床反应器或固定床反应器。离子液体的特殊性质例如不可蒸发性使得SILP和SCILL催化剂特别适合用于固定床反应器中的连续气相过程。

通常，这种催化剂组合物是根据现有技术状态通过湿法化学浸渍生产的。离子液体和任何另外的（催化活性）组分例如均相催化剂或金属纳米粒子被溶解（或悬浮或乳化）在适当的溶剂中，然后加入载体。

为了用离子催化剂溶液获得载体的均一的涂覆，在现有技术的方法中，溶剂的量大于所使用的载体材料的孔体积。然后所产生的悬浮液的溶剂被缓慢除去。因此获得了具有目测均一的涂层的外部干燥的材料。该方法的缺点首先是所需要的时间很长。然而，如果溶剂蒸发过快，所溶解的组分提早沉淀并产生差的涂层。溶剂的除去还通过将悬浮液立在空气中、通过利用气流驱逐、或通过冷冻干燥来进行，但在所有这些方法中，所需要的时间甚至更长。然而，溶剂的缓慢蒸发是重要的，因为：溶剂的量大于载体的孔体积；所使用的离子液体并不是全部位于载体的孔中。如果蒸发过快，则离子液体以不受控的方式沉淀，并且不能实现均一的涂覆。因此，为了用该方法实现均一的涂覆，所需要的时间是非常长的。