[发明专利]一种离子液体固载化磁性固体酸材料催化剂及其制备方法

说明书

技术领域

本发明涉及有机化学合成技术领域，特别是一种离子液体固载化磁性固体酸材料制备方法。

背景技术

在能源问题、环境问题出现危机的现今，以少量的能量不产生不必要的副产物仅有效地生成目的产物成为现代化工追求的目标。在现代化学产业中酸催化剂是必不可少的，广泛应用于药品、石油化学工业产品、高分子产品等各种各样产品的制造，但目前使用的大多为盐酸、硫酸之类的液体酸催化剂。在生产过程中使用的液体催化剂需要由碱中和，通过除去由中和生成的盐等工序，从产物中分离、回收。但是，上述中和与盐的除去工序中消耗相当一部分能量。另外，在市场上回收的盐供给过剩，其大多为可用性小的副产物，因此通常难于处理。

相对于上述情况，由于固体酸催化剂在分离、回收时不需要上述中和或盐的除去工序，可以不生成不必要的副产物，且节能地制造目的产物，因此这方面的研究已受到科学工作者的关注(Ishihara,K；Hasegawa,A；Yamamoto,H.Angew.Chem.Int.Ed.2001,40,4077.)。在固体酸催化剂的研究与开发方面，沸石、二氧化硅-氧化铝、含水铌等固体酸催化剂已成为化学工业的巨大成果，给社会带来很大贡献。另外，作为强酸聚合物，可认为将聚苯乙烯磺化得到的材料是固体酸，以往一直用作具有酸性的阳离子交换树脂。另外，已知在聚四氟乙烯骨架中具有磺基的Nafion(杜邦公司的注册商标)也是具有亲水性的极强的固体酸(固体超强酸)，已知它们作为具有大于液体酸的酸强度的超强酸起作用。但是，上述固体酸催化剂存在有对热不稳定、难以回收、工业上使用时价格过高的问题。

根据上述情况，从性能和成本等方面考虑，使用固体酸催化剂比使用上述液体酸更难于设计有利的工业工序，现今几乎所有的化学产业都依赖于液体酸催化剂。离子液体作为一种绿色环保催化剂和反应溶剂一直受到国内外学者的重视。

但离子液体在使用过程中的回收，特别是在与极性较大的醇类、羧酸类物质反应后，由于会溶解在有机物中很难分层而无法回收。

发明内容

为解决上述问题，本发明提供制备一种固载化离子液体固体酸材料催化剂，在保持离子液体高催化活性的基础上，简化材料的回收过程。在传统离子液体中引入双键，通过与表面双键修饰的磁性氧化铁核进行共聚，得到离子液体固载化磁性固体酸材料催化剂。

本发明的一个目的在于提供一种离子液体固载化磁性固体酸材料催化剂，该催化剂热稳定性高；对水稳定；酸值高；催化效果好；可通过磁性吸收回收，回收利用简便。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种离子液体固载化磁性固体酸材料催化剂，采用含烯键的咪唑、吡啶及叔胺类化合物与丙烷磺内酯或丁烷磺内酯反应，得到含烯键的内鎓盐；再用酸进行酸化，得到阴离子为酸根的磺酸基功能化离子液体单体；接着，通过溶剂热法合成磁性氧化铁，加入烯基三烷氧基硅进行水解缩合，形成表面具有双键的磁性氧化铁核；最后将离子液体单体与双键的磁性氧化铁核进行混合共聚而形成离子液体固载化磁性固体酸材料催化剂。

进一步，所述的含烯键的化合物为乙烯基咪唑、烯丙基咪唑、2-乙烯吡啶，4-乙烯吡啶，三烯丙胺等中的一种，优选的为乙烯基咪唑。

进一步，所述的酸为硫酸，盐酸，磷酸，对甲苯磺酸等中的一种，优选的为硫酸。

进一步，所述的烯基三烷氧基硅为乙烯基三甲氧基硅烷，烯丙基三甲氧基硅烷，乙烯基三乙氧基硅烷，烯丙基三乙氧基硅烷中等的一种，优选的为乙烯基三甲氧基硅烷。

本发明的另一个目的在于提供一种离子液体固载化磁性固体酸材料催化剂的制备方法。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种离子液体固载化磁性固体酸材料的制备方法，包括以下步骤：

包括以下步骤：

步骤a，内鎓盐的制备，

以含烯键的咪唑、吡啶及叔胺类化合物为原料，加入丙烷磺内酯或丁烷磺内酯混合后，室温搅拌得到内鎓盐，其中含烯键的咪唑、吡啶及叔胺类化合物与丙烷磺内酯或丁烷磺内酯的摩尔比为1:1；

步骤b，酸化，

向内鎓盐中加入等物质量的酸，混合旋蒸，形成均相离子液体单体；

步骤c，双键磁性氧化铁核的制备，

将三氯化铁，无水醋酸钠，乙二醇按摩尔比为1：8～10：15～20进行混合溶解后，加热反应，用磁铁吸收分离后，水洗后干燥；