功能化离子液体的合成及应用ppt课件.ppt

1、赵地顺教授、河北科学技术大学化学工程和技术学科硕士生领导、博士生领导。 天津大学打工博士导师、中国石油大学(北京)合作博士导师、中国人民解放军军机工程学院特任教授、国务院政府特别津贴、全国优秀教师。 担任河北科学技术大学副校长。 目前河北科学技术大学教育指导委员会主任为中国化学工业学会离子液体专业委员会委员、国家基金委员会项目审查专家、中国老教授协会理事、河北省发明协会副会长、河北省知识产权研究会专家委员、河北省第四届省监督学、河北省老教授协会副会长、化学工学编辑委员、教育部本科教育水平评价专家。 发表人介绍，1、河北科技大学概况、facility、河北科学技术大学位于太行山东麓的河北省省都石

2、家庄市，1996年由河北轻化学工业学院、河北机电学院和河北省纺织职员大学合并组成，是河北省重点建设的多科性中坚大学。 学校占地2617亩，建筑面积89.6万平方米。 2、2、河北科学技术大学概况，学校学科专业完善，涉及工、理、文、经、管、法、医、教育、艺术等9个学科门类。 有18个学院，72个专业，其中30个是河北省名门学校中很受欢迎的专业，有硕士学位认可级别的学科16个，有硕士学位认可级别的学科92个，有专业硕士学位认可级别的学科7个，工程硕士学位认可级别16个。 3、3、学校目前有教职员2385人，其中教育科研人员1322人，高级以上职责教师710人，博士教师10人，硕士教师519人。 全

3、日制普通本专科生、研究生、留学生共34528人，成人教育学生17382人。 河北科学技术大学概况，4，4，河北科学技术大学概况，国家级重点实验室和工程技术研究中心，国家环保制药废水污染控制工程技术中心国家重点实验室培育基地药用分子化学重点实验室国家生物产业基地生物制造公共实验中心，5，国家级实验教育示范中心， 化学制药实验教育示范中心环境科学和工程实验教育中心，5河北科学技术大学概况，省部级重点实验室和工程技术研究中心， 河北省污染防止生物技术实验室河北省药物化工技术研究中心河北省生产过程自动化工程技术研究中心河北省现代集成制造工程技术研究中心河北省发酵工程技术研究中心河北省固体废弃物资源化工

4、程技术研究中心河北省材料近网成形技术重点实验室，6，6，学校积极实施对外开放研究战略。 与美国、英国、加拿大、韩国、澳大利亚、新西兰等20个国家的大学在人才培养、教师培训、科研、学术交流等方面进行了实质性合作。 7、河北科学技术大学概况，7，报告员，河北科学技术大学赵地顺教授，功能性离子液体的合成和应用，2016-1-18，8，8，目录，1 .离子液体的概述2 .功能性离子液体设计的具有结构和性质的可调性和多样性，1.1离子液体，离子液体的特征，10，1.2离子液体的分类，铵离子磷离子吡啶离子咪唑离子，11，另一个是单核阴离子，如：BF4-，PF6-，SbF6-，AsF6-。 这种离子液体与A

5、ICl3类不同，具有一定的组成，对水和空气相对稳定。 将12，1.3功能化离子液体、功能基导入阳离子或阴离子中，使离子液体具有特殊的性质。阳离子功能化：羟基化、醚化、氨基化、酰基化、酯化、氰化、羧基化、手性化、不饱和化、磺酸基化、氯磺化、尿素、硫脲、硫脲基等阴离子功能化： OH、CF3SO3、(CF3SO3 CN等阳离子功能化途径： (1)导入侧链官能团(2)新型阳离子母核(3)导入手性碳(4)聚合阳离子的新型阳离子：胍、吗啉、哌啶、三唑、恶唑、吡唑、噻唑、异喹啉、13 功能阴离子：有机全氟化物阴离子、路易斯酸、有机酸根、硼烷和硼盐类(以硼为中心原子的阴离子)、以磷为中心原子的阴离子、以氮为中

6、心原子的阴离子、羰基化合物、金属有机阴离子、杂多酸阴离子、生物分子类(核酸、氨基酸、 化学分离和提取(2)酸、碱催化剂(3)催化剂载体(配位催化剂) (4)溶剂(5)表面活性剂，14，功能化离子液体设计原则离子液体具有结构和性质的调整性和多样性，使离子液体的功能化设计成为可能1，催化功能离子液体设计指导思想：通过共价键或络合形成催化剂中心，特别是金属催化剂中心(1)共价键：有反应催化剂和离子液体结构形成新共价键的官能团，且反应条件不破坏金属活性中心。 (2)过渡金属配位：在离子液体中导入、等原子或双键结构后，与过渡金属配位。 15、2、萃取分离功能离子液体设计指导思想：功能离子液体与被萃取物分

7、子之间结合特性基和原子。 (1)提高分离系数：离子液体共有能与分离物密切结合的基，使分离物容易进入离子液体相。 (2)目的特性：向离子液体中导入硫或配位基，使有萃取作用的基团成为疏水相的一部分。 (3)手性立体化学作用：手性离子液体具有手性识别能力，通过手性基和对映体的立体化学作用，分离手性物质。 16，3，酸性离子液体设计指导思想：增强阴离子l酸和b酸的酸性，两酸的酸性越强，催化作用越强。 (1)阳离子导入磺酸基：阳离子与磺酸基连接可以增强b酸的酸性。 (2)阳离子导入羧基：阳离子与羧基结合，可以增强b酸的酸性。 (3)双核酸性离子液体：单核酸性阳离子与二卤素反应，生成双核，双核比对应的单核

8、酸性强。 (4)路易斯酸性离子液体：金属卤化物与有机卤化物发生反应。 17，4，溶剂型离子液体设计指导思想：改变阴离子的极性和溶质的相似性，溶解纤维素系氢键系统，形成高强度氢键和氢键的数量越多越好。 (1)阳离子导入双键基：将烯丙基与阳离子连接等，可以提高与纤维素形成氢键的强度。 (2)阳离子导入极性基：通过在阳离子上连接磷酸基等极性基，可以提高与纤维素的氢键强度。 (3)含有阳离子键o、n、p、s的基：能够形成很多氢键。 (4)阴离子是形成大量氢键的离子：有利于纤维素的溶解。 18、5、极化型离子液体设计指导思想：增强阴离子的极性和络合性，提高极化电位，减少自放电。 (1)阳离子导入极性基：

9、能提高双电层的极性，提高极化电位。 (2)阳离子导入络合基：使金属离子络合，降低其浓度，减少自放电。 (3)阳离子导入含有n、o、s、p的原子：不仅提高极性，还在双电层溶液侧形成排列的离子层，阻止自放电。19、2008、北京：第一届亚太离子液体和绿色工艺会议(APCIL-1 )、离子液体最新动态、20、2014、离子液体和绿色工艺、21，1、在燃料油脱硫中的应用2、在纤维素新溶剂中的应用3、在绿色电池中的应用22、1、离子液体在燃料油脱硫中的应用，23、汽油脱硫：目前工业上汽油脱硫的主要手段是加氢精制，催化裂化汽油中80%以上的硫化物是噻吩，其中二苯噻吩(BT )和二苯噻吩(DBT )用加氢脱

10、硫的方法去除另外，在脱硫的同时，烯烃也氢化饱和，催化分解汽油的辛烷值显着降低。 柴油脱硫：柴油中的硫在高温燃烧时生成硫的氧化物，不仅腐蚀汽车发动机零件，还是主要的汽车尾气污染物。 柴油中的硫含量直接影响柴油车尾气中颗粒物的组成，该颗粒物主要为碳、可溶性有机物和硫酸盐，对环境和人的健康有很大危害。 除了燃料油脱硫、氢化脱硫以外，非氢化脱硫还有吸附脱硫、氧化脱硫、相变催化剂氧化脱硫、光催化氧化脱硫等。24、吸附脱硫吸附脱硫分为物理吸附脱硫、反应吸附脱硫和选择性吸附脱硫三种。 室内吸附脱硫是将含硫化合物吸附到吸附剂的表面或内部，吸附剂可以用解吸剂清洗或清除后再生。 反应吸附脱硫是通过吸附剂和有机硫的

11、化学反应将硫转换成硫化物，并固定在吸附剂上，从而达到脱硫目的。 选择性吸附脱硫是指，附着在多孔质材料上的过渡金属离子在低温和常温下，从金属原子中选择性地除去硫，得到不含硫的芳香族烃。 洛阳石化工程公司研制出一种专利技术的催化裂化汽油非氢吸附脱硫工艺(LADS )，在低吸附温度和适当的吸附空气速度下，根据试验目的将催化裂化汽油的硫质量分数从1290g/g降低到500g/g以下，失活的吸附剂用LADS解吸剂再生，充分恢复其吸附活性反应吸附脱硫是指吸附剂中的金属或金属氧化物活性成分与硫原子的相互作用在破坏碳硫键的同时形成金属硫化物，放出烃系分子来除去硫。 飞利浦公司(现Conocophilips公司

12、)采用的脱硫工艺以氧化锌氧化镍为主要活性成分，根据专利制造脱硫吸附剂，将汽油和轻油焦炭化。 康诺飞利浦公司开发的S-Zorb技术是典型的反应吸附脱硫技术。 在适当的温度和压力(温度343413e，压力0.72.1MPa )下，使用该吸附工艺，能够极低地使油中的硫含量，将汽油中的硫含量从800gg-1降低到25gg-1以下。 齐鲁石化等8家公司25套装置的总处理量达到33Mt/a。 利用S-Zorb技术去除汽油中的含硫成分，是将活性成分分为镍和氧化锌的吸附剂进行的。 szorb脱硫过程中吸附剂起到汽油中硫的吸收和转移的作用，其性能直接决定了szorb技术的脱硫效率。 25、相转移催化氧化脱硫原理

13、：燃料油中噻吩类硫化物的稳定性即使在高温高压下也难以氢化去除。 含有机酸氧化合物在水或极性溶剂中的溶解度比对应的有机烃大。 因此，可以用氧化法使氧原子与噻吩类化合物的硫原子结合，增加偶极矩，容易溶解于极性溶剂，可以用提取、吸附等方法去除。 相转移催化氧化脱硫技术通过应用季铵盐类转移剂，增加了氧化剂在油相中的分布，增大两相接触面积，减小反应阻力，加快反应速度，反应条件温和，选择性高。过氧化氢与有机酸反应，生成氧化性更强的过氧酸，在过氧酸的作用下，燃料油中的非极性有机硫化物反应生成极性的氧化态硫化物，用极性溶剂萃取可以达到脱硫的目的。 光催化氧化脱硫将太阳能转化为可实用的能源，将其应用于催化氧化脱

14、硫有重要的研究价值。 chemicaljornaloftchineseuniversities，2006，4，692-696，26，离子液体脱硫，离子液体具有良好的物理化学稳定性，对含硫化合物显示高溶解能力，具有一定的催化反应性能，因此利用离子液体轻质油品中的含硫化合物可以通过提取去除，提取剂对含硫化合物具有高溶解选择性，并且容易再生。 离子液体的阴阳离子结构可以调节，可以改变含硫化合物在离子液体中溶解能力的离子液体不挥发，通过简单蒸馏可以去除溶解的含硫化合物。 这些特征使离子液体成为轻质油品提取脱硫的良好溶剂。 根据离子液体萃取催化氧化脱硫、吡咯烷酮系离子液体萃取催化氧化脱硫、1.n甲基吡咯

15、烷酮和噻吩系硫化合物均具有五元环结构，根据类似的相容性原理开发了一系列吡咯烷酮系离子液体， 代表性的论文作为封面文章发表在GreenChemistry上2 .发现离子液体兼具H2O2的羟基自由基的提取和催化剂的双重作用3 .提出了金属离子与n -甲基吡咯烷酮o原子配位形成配位离子液体的概念和机制。 科学工程学院274 (2015 ) 192199，JFuelChemTechnol，2009，37 (2)，194-198，GreenChem .2007，9，12191222 jornalohazar 28，季铵盐型离子液体萃取催化氧化脱硫，基于金属离子具有空轨道，能与噻吩类化合物的s原子孤立地与

16、电子配位的原理，以及季铵盐能与金属盐形成离子液体的机制，采用系列金属基季铵盐型离子液体，例如me3 nch 提出了四丁基溴化铵等季铵盐和己内酰胺配位形成离子液体的结构和脱硫机理，扩大了传统离子液体的概念和种类。 能量表示Cl和Br，m表示Fe、Cu、Ni、Co和Zn； n=1，2，x=2， 3中，BmimBr-CuCl2、BmimBr-FeCl3、BmimBr-NiCl2、BmimBr-CoCl2、BmimBr-CuClBmimBr-Fe2Cl6、BmimBr-Ni2Cl4 N-甲基咪唑、1-烷基1-烷基-3-甲基咪唑卤化物-氯化物、60、路易斯酸性离子液体的催化性能(以乙酸乙酯为例)、离子液体催化性能表、61、Brnsted酸性离子液体非磺酸型离子液体： pmimHSO4、bmimHSO4、bpyHSO4 pmimCF3SO3、pmimH2PO4磺酸型离子液体： HSO3-pmimHSO4、HSO3-pmimH2PO4、hso3-pmi3so3、HSO3-pmimBF4、HSO3-ppyHSO4 62、非磺酸型离子液体的调制、中间体1-丙基-3-甲基咪唑溴盐的调制、离子液体1-丙基-3-甲基咪唑硫酸氢盐的调制、1-丙基-3-甲基咪唑