[发明专利]一种磺酸化的纤维素基离子液体催化剂及其制备方法

说明书

本发明涉及一种磺酸化的纤维素基离子液体催化剂及其制备方法，属于固态催化剂技术领域。该方法克服了离子液体对纤维素的溶解性，并将纤维素作为合成离子液体的基质。制备方法为以多孔纤维素微球为基质，利用化学接枝手段依次将咪唑和磺酸基团接枝到纤维素微球上，再利用分子间的离子键键合酸性阴离子，制备出一系列磺酸化的纤维素基离子液体催化剂。所制备的纤维素基离子液体催化剂既具有纤维素的生物相容性，又具有离子液体的高催化活性，且生产成本低，原料来源广泛，易于分离并且重复使用次数高，可广泛应用于各种催化领域。

技术领域

本发明涉及一种磺酸化的纤维素基离子液体催化剂及其制备方法，属于固态催化剂技术领域。

背景技术

离子液体是由有机阳离子和有机或无机阴离子构成的化合物，其阴、阳离子都具有可修饰性，可以通过引入活性基团，使其在有机或无机反应中可作为高效的催化剂。尽管离子液体具有诸多优点，但它们的广泛利用仍受到一些缺点的限制，例如，成本高，消耗大，产品分离困难。除此之外，离子液体的高粘度不仅限制其在反应期间的传质，而且还使其处理困难。为了解决这些问题，固载化离子液体逐渐受到了广泛关注。固载化离子液体就是将离子液体通过范德华力或化学嫁接固载于载体材料(如：二氧化硅、磁性材料、大孔吸附树脂，石墨烯等)上，克服传统离子液体的缺点，具有高稳定性、易分离、重复利用率高等优点。但由于现有的载体材料成本高、比表面积小、不可降解等特点导致固载化的离子液体催化活性低、污染环境、价格昂贵。

纤维素是自然界分布最广泛的可再生资源，不仅具有生物降解、生物相容、价格低廉、来源广泛，环境友好的巨大优势，而且其分子结构中存在大量活泼的羟基易通过接枝活性官能团赋予其他特异性，而且多孔的性质使得纤维素基质的比表面积高，可大大增加活性位点。因此纤维素可作为离子液体的理想载体。

但由于离子液体的低熔点、高稳定性、溶解性能等理化性能已被证实为纤维素的有效溶剂，其可破坏纤维素间的氢键，被广泛用于纤维素的溶解。因此克服离子液体对纤维素的溶解性，将纤维素的诸多优异理化性质与离子液体的高效催化性相互结合从而制备出生物基的离子液体催化剂是很有意义的。

发明内容

为了解决现有离子液体催化剂存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种磺酸化的纤维素基离子液体及其制备方法。本发明拟克服离子液体对纤维素的溶解性，而将纤维素作为离子液体合成的原材料，将改性后的纤维素基质作为离子液体合成的中间体，再键合酸性阴离子，从而制备出一系列纤维素基固态离子液体催化剂。该催化剂制备方法简单，应用方便，不仅克服了传统离子液体的成本高、粘度大、不易分离、处理困难等缺点，还有效的克服了离子液体对纤维素的高溶解性，使纤维素成为了制备离子液体的原材料。有效的解决了当前固载化离子液体的催化活性低、污染环境，价格昂贵等缺陷。本发明制备出的纤维素基离子液体催化剂催化活性高、无毒害、易于回收且重复利用率高，成本低且生物可降解，绿色环保，可广泛应用在各种催化领域。

一种磺酸化的纤维素基离子液体催化剂，具有如式I结构：

其中，X^-为：