摘要
合成了4种SO3H-功能化的季铵盐离子液体,用红外光谱以及核磁共振光谱对合成的离子液体进行表征,表明合成的4种离子液体符合其理论结构特点.用TG对它们进行热稳定性分析,表明4种离子液体分解温度都在200℃以上,具有良好的热稳定性,可以作为制备生物柴油的催化剂,其中阴离子为有机酸时比是无机酸时的分解温度要高,而分解温度与阳离子上烷基侧链长短没有明显规律,[Et3N(CH2)3SO3H] [HSO4]的分解峰温度最高.同时,4种离子液体都具有一定的挥发性,但失重过程中没有杂质峰出现,离子液体纯度很高.将该4种离子液体分别作为催化剂用于三油酸甘油酯与甲醇酯交换反应制备生物柴油,结果表明离子液体催化活性受其阴离子结构的影响较大,相同工艺条件下,当阳离子为[n-But3N(CH2)3SO3H]+时,有机酸型季铵盐离子液体催化活性较好,明显优于三种无机酸型离子液体的催化活性,[n-But3N(CH2)3SO3H][CH3SO3]的催化活性最好;当阴离子为[HSO4]-时,随着阳离子烷基侧链的增长,油酸甲酯产率逐步提高.最后分别考察了反应时间、反应温度、醇油比以及离子液体用量对油酸甲酯产率的影响,实验结果表明:随着反应时间的延长,生物柴油的产率不断提高,24h 反应基本达到平衡;随着离子液体用量从1%增加到3%时,产率明显增加,超过3%后,继续增加离子液体用量,产率增加的幅度不大;随着醇与油摩尔比的增加,油酸甲酯的产量增加,当醇油摩尔比超过12:1 后,继续增加甲醇用量,甲酯产率没有明显提高,当醇油比为18:1时,产率明显降低.当n(甲醇):n(三油酸甘油酯)=12:1、离子液体用量为7%(质量分数)、在65℃下反应24 h,油酸甲酯产率最高,可达到89.65%.
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