[发明专利]一种双酸性固载型离子液体催化剂及其制备方法

说明书

本发明公开了一种双酸性固载型离子液体催化剂及其制备方法。具体涉及以Cu掺杂的介孔分子筛Cu‑SBA‑15为载体，双酸性离子液体为主要功能组分，采用键合接枝的方法将磺酸功能化的金属盐离子液体引入到Lewis酸性的Cu‑SBA‑15上，得到一系列双酸性固载型离子液体催化剂；介孔分子筛载体和功能化离子液体的酸性易于调节，且该催化剂同时具有酸性与Lewis酸性；其中双酸性离子液体的固载量为0.5～2.0mmol/g载体，介孔分子筛Cu‑SBA‑15中Cu的掺杂质量为0.7～4.2％。本发明所提供的催化剂可以用于烷基化反应，具有环境友好、催化剂用量小、催化性能好、与产物易分离等优势。

技术领域

本发明属于催化技术领域，具体涉及一种双酸性固载型离子液体催化剂及其制备方法。

背景技术

烷基化油是一种极为重要的汽油调和组分，其主要来源于异构烷烃与低碳烯烃的烷基化反应，由于其燃烧产物清洁、环境友好，且燃烧热值高、雷德蒸汽压低、辛烷值高、抗爆震性能优良等一系列优点，在汽油中的添加量呈现逐年递增的趋势。

在工业上，烷基化油合成的原料主要是异丁烷和丁烯，使用的催化剂为浓硫酸或氢氟酸，但这两种催化剂都会造成设备腐蚀，因此在装置上需要投入大量的维护资金，同时这两种催化剂的循环使用次数低，造成了在生产过程中会产生大量的废酸，而氢氟酸本身对人体伤害巨大，一旦泄露不堪设想，因此新型烷基化油合成催化剂的研究显得尤为重要。

目前，研究较多的可用于合成烷基化油的新型催化剂主要包括固体酸催化剂和离子液体催化剂两大类。其中固体酸催化剂主要包括分子筛、固体超强酸(如杂多酸)等，但这些催化剂往往存在酸强度分布不均、酸活性位点数量较少等问题，导致其反应性能不佳，且这类催化剂由于孔道结构的限制很容易在反应中积碳失活。传统的氯铝酸类离子液体催化剂则由于其自身较高的黏度造成了反应过程中的活性位点过于密集，从而导致离子液体用量大、利用率低等缺陷。同时，纯氯铝酸离子液体过高的酸强度还会导致目标产物选择性较差的问题。将酸性离子液体固载到多孔载体上不仅可以避免离子液体的高黏度带来的一系列问题，还可以使得其酸活性位点更加分散，从而减少催化剂的使用量、降低传质阻力，同时载体与离子液体的酸性易于调节，有利于提高目标产物的选择性。此外，该类固载型离子液体催化剂还具有与反应原料和产物易分离、环境友好等优点。

发明内容

本发明的一个目的在于，针对现有烷基化催化剂的一些问题，提供一种双酸性固载型离子液体催化剂，本发明的另一目的是提供上述催化剂的制备方法。具体涉及以Cu掺杂的介孔分子筛Cu-SBA-15为载体，-Lewis双酸性离子液体为主要功能组分，采用键合接枝的方法将磺酸功能化的金属盐离子液体引入到Lewis酸性的Cu-SBA-15上，得到一系列双酸性固载型离子液体催化剂。介孔分子筛载体和功能化离子液体的酸性易于调节，且该催化剂同时具有酸性与Lewis酸性。本发明所提供的催化剂可以用于烷基化反应，具有环境友好、催化剂用量小、催化性能好、与产物易分离等优势。

本发明的技术方案为：一种双酸性固载型离子液体催化剂，其特征在于该催化剂由-Lewis双酸性离子液体通过键合接枝法固载到Cu掺杂的介孔分子筛(Cu-SBA-15)载体上得到；其中双酸性离子液体由磺酸功能化离子液体与金属卤化物制备得到，双酸性离子液体的固载量为0.5～2.0mmol/g载体，介孔分子筛Cu-SBA-15中Cu的掺杂量为0.7～4.2wt％。

优选所述磺酸功能化离子液体的阳离子为磺丙基咪唑、磺丁基咪唑、3-三乙胺基丙烷-1-磺酸、4-三乙胺基丁烷-1-磺酸、3-三丁胺基丙烷-1-磺酸或4-三丁胺基丁烷-1-磺酸中的任一种；阴离子为氯离子或溴离子中的任一种；金属卤化物为无水氯化铝、氯化铜、氯化亚铜、氯化锌、氯化镍或溴化亚铜中的至少一种。

本发明还提供了上述双酸性固载型离子液体催化剂的制备方法，其具体步骤如下：