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本课题阐述了以金属-有机骨架材料(MOFs)为基础,通过对其进行功能化设计,将氨基功能化的碱性离子液体、杂多酸离子液体、有机胍类化合物固载到该类载体材料上,制备出 Fe3O4@HKUST-1-ABILs、AILs/HPA@UiO-66-2COOH、AILs/HPMo@MIL-100(Fe)和ZIF-90-Gua四种性能优良、功能可调、结构可控的新型油脂酯交换多相固体催化剂。通过FT-IR、XRD、SEM、N2吸附-脱附、TG和Hammett函数滴定等方法对所制备的催化材料的表面物质组成、结构、性质(比表面积、颗粒和孔径尺度、酸碱性质等)进行全面的表征和测定。测试结果表明,各种催化活性中心成功负载到MOFs材料上,并且MOFs材料的结构和性质没有发生明显变化。我们对所制备催化剂进行了催化性能、分离性能、稳定性能等性能的评价,揭示活性中心特征以及催化性能调控机制。Fe304@HKUST-1-ABILs制备过程首先是通过层层自组装法制备了具有磁性核和多孔金属-有机骨架壳的核-壳结构Fe304@HKUST-1-ABILs复合功能化材料,然后利用该复合MOFs材料金属离子Cu2+的协调不饱和位点与碱性离子液体配位,制得多相固体碱催化剂。通过单因素分析考察了该固体碱催化酯交换反应的最佳反应条件:反应物底物比30:1,催化剂用量1.2%,65℃下反应3h,大豆油的转化率可以达到92.3%。通过简单的外磁场作用下可以容易地回收该固体碱催化剂,并重复使用5次而没有显著降低其催化活性。该磁性固体碱催化剂具有催化性能高、稳定性好、易回收等特点。AlLs/HPA@UiO-66-2COOH催化剂的制备是采用一种“瓶中造船”新策略,利用MOFs材料UiO-66-2COOH的介孔笼提供主体环境,将杂多酸离子液体通过封装的方法将其固载到该MOFs材料的孔道中,大大提高了离子液体的负载率,并具有较好的催化稳定性。我们对制备的三种杂多酸离子液体多相固体酸催化剂(AILs/HPW@UiO-66-2COOH、AILs/HSiW@UiO-66-2COOH、AILs/HPMo@UiO-66-2COOH)的结构性质和催化性能进行了对比,并以AILs/HPW(@UiO-66-2COOH为例研究了催化酯交换反应最优条件为:反应物底物比35:1,催化剂用量10%,110℃下反应6h,大豆油的转化率可以达到95.8%。酯交换反应结束后,采用简单减压过滤的方式可以很容易地回收该固体酸催化剂,并重复使用5次而不会显著降低其催化活性,并且没有发现活性组分明显流失现象。本实验还通过向油脂中加入水和游离脂肪酸模拟高酸值劣质油,进而研究该固体酸催化剂耐水、耐酸性能以及催化酯化反应性能。实验结果表明,AILs/HPA@UiO-66-2COOH固体酸催化剂具有稳定性好、易回收、耐水和FAA性能好等特点,适合于较高酸值的劣质油的酯交换反应。AILs/HPMo@MIL-100(Fe)多相固体酸催化剂的制备同样采用“瓶中造船”的方法,利用MOFs材料MIL-100(Fe)的介孔笼提供主体环境,将磷钼酸离子液体固载到该MOFs材料的笼-窗结构中。结果表明该固体酸催化剂在不破坏载体结构的基础上,大大提高了离子液体的负载率,并很好的缓解了活性组分易流失问题。通过单因素分析考察了该固体酸催化酯交换反应的最佳反应条件,在底物比为30:1,催化剂用量为10%,120℃下反应8h,大豆油的转化率可以达到92.30%。通过简单的减压过滤可以容易地回收该固体酸催化剂,并重复使用5次而不会显著降低其催化活性,并且没有发现活性组分明显流失现象。反应前后催化剂的结构、形貌和及性能保持不变,说明该固体酸催化剂同样具有稳定性好、易回收、耐水和FAA性能好等特点,适合于较高酸值的劣质油的酯交换反应。ZIF-90-Gua催化剂的制备是以共价键的形式将有机胍与沸石咪唑酯骨架材料ZIF-90上的醛基反应,固载到该沸石咪唑酯金属-有机骨架上。负载有机胍后,ZIF-90骨架材料的结构和性能基本保持不变。以多相间歇的催化方式将ZIF-90-Gua催化剂用于大豆油和甲醇的酯交换反应体系中,研究了最优反应条件为:反应物底物比15:1,催化剂用量1.0%,65℃下反应6h,大豆油的转化率可以达到95.36%。通过简单减压过滤的方法可以很容易地回收该固体碱催化剂,并重复使用5次而不会显著降低其催化活性,也没有发现活性中心泄露现象。该固体碱催化剂具有稳定性好、催化性能高、易回收等特点。