離子液體中甲醇電化學(xué)氧化合成二甲氧基甲烷的研究

【摘要】：本論文中制備了8種咪唑鹽型離子液體1-乙基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(EmimBF4)、溴化1-乙基-3-甲基咪唑(EmimBr)、氫氧化1-乙基-3-甲基咪唑(EmimOH)、1-丁基-3-甲基咪唑四氟硼酸鹽(BmimBF4)、溴化1-丁基-3-甲基咪唑(BmimBr)、氫氧化1-丁基-3-甲基咪唑(BmimOH)、氯化1-丁基-3-甲基咪唑(BmimCl)以及氯化1-芐基-3-甲基咪唑(BzmimCl)。用1H NMR和FT-IR對(duì)所制備的離子液體進(jìn)行了表征。將制備的離子液體作為支持電解質(zhì)探討了甲醇在鉑電極上的電化學(xué)氧化行為。循環(huán)伏安實(shí)驗(yàn)的結(jié)果表明,甲醇在Pt電極上發(fā)生了明顯的氧化-還原反應(yīng)。在此基礎(chǔ)上,應(yīng)用控制電位電解庫侖法和恒電位電解法對(duì)電化學(xué)氧化甲醇一步法合成二甲氧基甲烷(DMM)進(jìn)行了研究。實(shí)驗(yàn)結(jié)果表明,離子液體Emim BF4對(duì)于甲醇的電極活化及轉(zhuǎn)化為DMM表現(xiàn)出了優(yōu)良的性能,獲得了較高的甲醇轉(zhuǎn)化率。探討了組成離子液體的陽離子和匹配陰離子在電解過程中的作用,以及無機(jī)鹽NH4BF4與離子液體EmimBF4作為電解質(zhì)時(shí)電解反應(yīng)的對(duì)比。確定了離子液體即作為支持電解質(zhì)又做為電催化劑的性質(zhì)。同時(shí),探討了電解電壓、電解溫度、反應(yīng)時(shí)間、離子液體用量以及電極種類等條件對(duì)反應(yīng)的影響。確定了最佳反應(yīng)條件為:工作電極和對(duì)電極均為鉑電極,電解電壓為3.0V,離子液體用量為0.024 mol,甲醇的用量為0.035 mol,離子液體與甲醇的摩爾比為0.069,反應(yīng)溫度30℃,反應(yīng)時(shí)間24 h。在此最佳反應(yīng)條件下,甲醇的轉(zhuǎn)化率為34.7%,選擇性為96.9%,電流效率為88.2%。根據(jù)文獻(xiàn)報(bào)道的甲醇在電極上及在催化劑表面上的吸附和電活化的性質(zhì)和本實(shí)驗(yàn)中用GC-MS測得的產(chǎn)物的分布,提出了甲醇通過氧化為甲醛、甲醛再與甲醇縮合形成DMM的電化學(xué)活化、轉(zhuǎn)化的反應(yīng)機(jī)理。 【關(guān)鍵詞】：離子液體 二甲氧基甲烷 甲醇 電解氧化
【學(xué)位授予單位】：哈爾濱師范大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O645.1
【目錄】：

• 摘要8-9
• Abstract9-11
• 第1章 緒論11-24
• 1.1 前言11-13
• 1.2 二甲氧基甲烷的概述13-23
• 1.2.1 二甲氧基甲烷的應(yīng)用14-15
• 1.2.2 二甲氧基甲烷的合成方法15-23
• 1.4 本論文的設(shè)想與研究內(nèi)容23-24
• 第2章 離子液體Emim BF_4中甲醇電化學(xué)氧化合成二甲氧基甲烷24-40
• 2.1 前言24
• 2.2 實(shí)驗(yàn)部分24-28
• 2.2.1 藥品與儀器24-25
• 2.2.2 電解質(zhì)離子液體的制備25-27
• 2.2.3 循環(huán)伏安的測定27
• 2.2.4 DMM的合成與檢測27
• 2.2.5 二甲氧基甲烷產(chǎn)率的定量計(jì)算27-28
• 2.3 結(jié)果與討論28-39
• 2.3.1 體系循環(huán)伏安的測定28-30
• 2.3.2 各種反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)的影響30-36
• 2.3.3 反應(yīng)機(jī)理的推斷36-38
• 2.3.4 結(jié)論38-39
• 2.4 本章小結(jié)39-40
• 第3章 離子液體Bzmim Cl中甲醇電化學(xué)氧化合成二甲氧基甲烷40-49
• 3.1 前言40
• 3.2 實(shí)驗(yàn)部分40-43
• 3.2.1 藥品與儀器40-41
• 3.2.2 電解質(zhì)離子液體的制備41
• 3.2.3 二甲氧基甲烷的合成與檢測41
• 3.2.4 二甲氧基甲烷產(chǎn)率的定量計(jì)算41
• 3.2.5 二甲氧基甲烷產(chǎn)率的定量計(jì)算41-43
• 3.3 結(jié)果與討論43-47
• 3.3.1 體系循環(huán)伏安的測定43
• 3.3.2 各種反應(yīng)條件對(duì)反應(yīng)的影響43-47
• 3.4 本章小結(jié)47-49
• 結(jié)論49-51
• 參考文獻(xiàn)51-55
• 攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)論文55-56
• 附圖56-65
• 致謝65

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