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近年来,超临界二氧化碳(SC CO2)体系的性质和应用研究受到广泛关注。在化学反应方面,SC CO2不仅能取代传统的有毒有害溶剂,优化反应条件,而且可以作为反应物转化成化学品。本论文在SC CO2与环氧化合物环加成反应、CO2对环氧烷水解反应和苯甲醇氧化反应的影响方面开展一些研究,主要内容和结果如下:
1.发展了一种高分子固载离子液体的方法。通过1-乙烯基-3-丁基咪唑盐酸盐([VBIM]C1)与二乙烯苯共聚的方法将其固载到高度交联的高分子骨架上。利用此体系作为催化剂,在超临界条件下进行了CO2与环氧烷烃的环加成反应。考察了温度、压力、反应时间等各种条件对于反应的影响。结果表明,高分子固载离子液体对于这个反应有很高的催化活性和选择性,甚至超过了直接使用离子液体的均相催化体系。催化剂能够简单地通过过滤回收,并且重复使用五次没有明显的活性降低现象。扫描电镜图片和热重分析也证明了该催化剂的稳定性。
2.研究了二氧化碳/水体系中环氧丙烷的水解反应。研究结果表明,CO2的加入对于环氧丙烷的水解有非常大的影响,CO2与水生成的碳酸对于水解反应有良好的催化作用。温度的升高有助于提高反应速度和产物1,2-丙二醇的产率。在70℃时反应的最佳压力为2-8MPa。在2MPa压力下,产物的产率随此摩尔比的增加而增大。本工作实现了一种由CO2促进的反应,并对反应随不同因素的变化规律和原因进行了详细分析。
3.在高度交联度高分子固载离子液体制备的基础上,通过离子交换的方法得到负载的过钌酸盐。利用此催化剂,分别以SC CO2、甲苯和氯仿作为溶剂在800C下进行了苯甲醇的空气氧化反应研究。考察了压力、反应时间等各种条件对于反应的影响,同时观察了反应体系的相态。反应的产率在14MPa左右有一个最优值,分析表明,这是反应体系中众多因素相互影响的结果。催化剂可以在反应完成后直接利用SC CO2萃取的方法回收,循环四次后仍具有一定的活性。该反应体系结合了绿色溶剂、绿色固载材料、绿色氧化剂等几个优点。二氧化碳的化学转化及对化学反应的影响