[发明专利]一种离子液体功能化的炭基固体酸催化剂、制备方法及其应用

权利要求书

1.一种离子液体功能化的炭基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，该方法包括以下步骤：

（1）含氯离子液体的合成：

采用二乙烯三胺与盐酸首先在冰水浴条件下反应，然后在室温条件下反应，反应完成后通过旋蒸、干燥，即得到同时含有氨基和氯离子的离子液体[DETA][Cl]；

（2）炭前驱体的制备：

将微晶纤维素在氮气气氛保护下进行炭化得到炭化的微晶纤维素，炭化后的微晶纤维素与浓硫酸在氮气保护下进行磺化反应，磺化反应完成，反应后的混合物冷却至室温，洗涤至中性、干燥，即得到炭前驱体N-SO₃H；

（3）离子液体功能化炭基固体酸催化剂的制备

a.取步骤（2）制备得到的炭前驱体、甲酸钠和蒸馏水，进行混合搅拌反应，反应完成后过滤，洗涤至中性，干燥，得到黑色固体粉末；

b.取步骤a得到的黑色固体粉末、步骤（1）得到的含氯离子液体、N,N-二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶和N,N-二甲基甲酰胺，进行混合搅拌反应，反应完成后过滤、洗涤至中性，然后进行酸洗，酸洗后过滤，对过滤得到的物质洗涤至中性，干燥，即得到离子液体功能化的炭基固体酸催化剂。

2.根据权利要求1所述离子液体功能化的炭基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述的先进行冰水浴反应，然后室温条件下反应具体为：将二乙烯三胺在冰水浴条件下搅拌20~40min，然后向冰水浴条件下的二乙烯三胺中滴加盐酸，滴加完毕后、将二乙烯三胺与盐酸的混合溶液的温度由冰水浴升温至室温，搅拌3~5小时完成反应，对反应完成后的混合物进行旋蒸、干燥，即得到同时含有氨基和氯离子的离子液体[DETA][Cl]。

3.根据权利要求2所述离子液体功能化的炭基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，所述二乙烯三胺与盐酸的摩尔比为1：1，所述盐酸的质量百分浓度为36%；

和/或在二乙烯三胺中滴加盐酸时的滴加速率为0.2~0.3mol/h；

和/或所述的干燥为于真空干燥箱中70~80℃条件下干燥23~25小时，真空干燥箱内的真空度为0.08MPa。

4.根据权利要求1所述离子液体功能化的炭基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，步骤（2）中：

所述的炭化为：微晶纤维素在350~400℃条件下进行炭化0.5~10小时；所述磺化反应为：在140~180℃条件下磺化反应11~16小时；

和/或所述磺化反应过程中，所述炭化的微晶纤维素与浓硫酸的用量比为1g：7~10mL ；

和或所述浓硫酸的质量百分浓度为＞96%；

和/或所述的洗涤至中性为：冷却至室温的混合物用常温蒸馏水洗涤、抽滤，再用热蒸馏水反复洗涤至中性，所述热蒸馏水的温度为80~90℃；

和/或步骤（2）所述的干燥为于真空干燥箱中70~80℃条件下干燥至恒重，真空干燥箱内的真空度为0.08MPa。

5.根据权利要求1 所述离子液体功能化的炭基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，步骤a炭前驱体、甲酸钠及蒸馏水的用量比为1g：0.5g：20mL 。

6.根据权利要求1或5所述离子液体功能化的炭基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，步骤a所述的混合搅拌反应为：混合物在室温下反应1小时；

和/或步骤a所述的干燥为于真空干燥箱中70~80℃条件下干燥23~25小时，真空干燥箱内的真空度为0.08MPa。

7.根据权利要求1所述离子液体功能化的炭基固体酸催化剂的制备方法，其特征在于，所述黑色固体粉末、步骤（1）得到的含氯离子液体、N,N-二环己基碳二亚胺、4-二甲氨基吡啶和N,N-二甲基甲酰胺的用量比为1g：7mL ：0.48g：0.0024g：4mL 。