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酯交换法合成碳酸二甲酯的催化剂研究进展吴昊;郭立颖;杜晶华;马恩庆【摘要】综述了酯交换法合成碳酸二甲酯(DMC)的催化剂研究进展,重点介绍了离子液体和助剂催化酯交换合成碳酸二甲酯的生产工艺,提高DMC的生产效率,降低生产成本,克服了传统催化体系存在的选择性或活性不高、产率低、反应条件苛刻等缺点,实现了绿色、无污染的合成工艺路线,并揭示了碱性离子液体催化剂酯交换合成DMC的反应机理.【期刊名称】《应用化工》【年(卷),期】2019(048)005【总页数】6页(P1224-1229)【关键词】离子液体;酯交换;碳酸二甲酯;碱性催化剂;反应机理【作者】吴昊;郭立颖;杜晶华;马恩庆【作者单位】沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003;沈阳工业大学石油化工学院,辽宁辽阳111003【正文语种】中文【中图分类】TQ426.6;TQ032.4碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的绿色有机化工反应中间体，因其分子中含有CH3—、CH3O—、—CO—、CH3O—CO—等活性官能团(图1)，因此可替代多种有毒的化合物进行羰基化、甲基化、甲氧基化和羧甲基化等试剂反应合成高附加值精细化学品[1]。
DMC被广泛应用于合成材料、农药、医药中间体、电子化学品、染料、润滑油添加剂等合成领域[2]。
另外DMC的辛烷值高，因此可用作汽油添加剂以增加汽油含氧量，降低毒性尾气排放[3]。
目前碳酸二甲酯合成的研究主要为酯交换法和甲醇氧化羰基法[4-5]。
酯交换法合成DMC工艺反应条件温和，具有原子经济性，且更具有经济发展优势。
酯交换法催化剂主要分为传统催化剂和离子液体催化剂，传统催化反应剂的反应过程通常反应条件苛刻、原子利用率低、产生的三废问题无法妥善解决。
离子液体因催化性能好，具有溶解性强、产物分离收率高、反应过程绿色和可回收利用等优点(图2)，在有机合成和催化领域倍受青睐，离子液体可以作为传统催化剂的较好的替代品，尤其是碱性离子液体的发展和应用是研究新方向[6]。
离子交换树脂及其目前的应用领域及发展前景摘要：本文主要针对离子交换树脂及其目前的应用领域和基本情况进行简要介绍，着重对离子交换树脂在一些方面的应用做了综述，在医药卫生、水处理、食品工业、冶金工业、催化领域、化学化工等几个方面各举了一些简单的例子简述了离子交换树脂在该领域的基本应用的操作方法、操作条件和分离效果。
最后通过这些重要应用，对离子交换树脂未来的发展前景提出了展望。
关键词：离子交换树脂；应用；发展前景1 引言离子交换树脂是一类带有功能基的网状结构的高分子化合物，它由两部分构成：一是由不溶性的三维空间网状结构组成的骨架。
骨架部分一般与酸、碱和一般的溶剂都不起作用，化学性质非常稳定；二是连接在骨架上可以电离的、可被交换的活性基团（交换基团）[1]。
活性基团对离子交换剂的交换性质起着决定性作用，可与溶液中的离子进行离子交换反应。
离子交换树脂用途非常广泛，很多方面都能用到离子交换树脂，如分析化学中的富集、纯化，工业中的回收、分离、纯化和催化等等。
近年来，我国平均每年生产离子交换树脂的量约为27.0万吨，约占世界总产量的三分之一，且产量还在逐年增加[2]。
其应用方面也有很大发展，2016年，我国离子交换树脂的表观消费量达19.2万吨，主要应用于水处理、吸附工艺、催化剂这三个领域，消费结构占比见图1[2]。
2 离子交换树脂在化学分离中的应用2.1 离子交换树脂在水处理中的应用从上一节中对离子交换树脂的应用基本情况的阐述中可见，离子交换树脂的众多应用中，水处理方面的应用是我国离子交换树脂消费结构中最多的部分。
其中水处理方面的应用又可细分为三个重要领域：给水处理、废水处理和废液中某些物质的提取、分离和回收。
在给水处理这个领域中，离子交换树脂可用于制备软化水、纯水和超纯水，尤其超纯水在微电子工业、半导体工业以及原子能工业、医疗卫生等方面有着重要的作用。
在废水处理中，可用于去除废水中的某些如汞等有害物质，回收有价值的化学品等。
背景介绍萘磺酸钠萘磺酸钠是一种有机化合物，化学式为C10H7SO3Na。
它是一种重要的催化剂，在有机合成中广泛应用。
由于其具有良好的亲水性和亲碱性，萘磺酸钠常常被用作强酸离子交换树脂的催化剂。
强酸离子交换树脂强酸离子交换树脂是一种具有强酸性功能团的高分子材料。
它能够与溶液中的阳离子发生交换反应，并将其吸附到树脂表面上。
在有机合成中，强酸离子交换树脂常被用作催化剂，可以加速反应速率、提高产率和选择性。
案例一：甲醛缩合反应背景甲醛缩合反应是一种重要的有机合成方法，可以通过将甲醛与另外一个活性化合物缩合得到目标产物。
在工业上，甲醛缩合反应通常使用碱性或弱碱性条件进行。
然而，这种方法存在一些问题，如产物选择性低、反应速率慢等。
因此，寻找一种新的催化剂来改进甲醛缩合反应的效果是非常有意义的。
过程研究人员发现，萘磺酸钠可以作为强酸离子交换树脂催化剂，在甲醛缩合反应中表现出良好的催化活性和选择性。
以下是该反应的具体过程：1.制备催化剂：将萘磺酸钠与强酸离子交换树脂进行反应，生成萘磺酸钠离子交换树脂催化剂。
2.反应条件：在适当的温度和压力下，将甲醛和另一个活性化合物（如胺类、亚胺类、硫醇等）与萘磺酸钠离子交换树脂催化剂进行接触反应。
3.反应机理：萘磺酸钠离子交换树脂催化剂能够提供活性中心，并与甲醛发生缩合反应。
在此过程中，甲醛分子中的羰基与活性化合物中的亲核基团发生反应，形成C-C键。
4.产物分离：将反应混合物进行分离和提纯，得到目标产物。
结果通过使用萘磺酸钠作为强酸离子交换树脂催化剂进行甲醛缩合反应，研究人员取得了以下结果：1.提高了反应速率：相比于传统的碱性条件，萘磺酸钠催化剂能够加速甲醛缩合反应的速率。
这是因为萘磺酸钠离子交换树脂具有更强的酸性和亲碱性，能够更有效地催化反应。
2.改善了产物选择性：萘磺酸钠催化剂能够控制甲醛缩合反应的产物选择性。
在一些情况下，传统的碱性条件下容易产生副产物或废弃物，而使用催化剂可以提高目标产物的选择性。
阳离子离子交换树脂催化剂
阳离子离子交换树脂是一种重要的催化剂，在化学反应和吸附分离操作中得到广泛应用。
其主要原理是利用树脂中的阳离子官能团与待处理物质中的阴离子或中性分子中的具有亲电性的官能团之间的吸附作用或离子交换作用，将阴离子或中性分子从待处理物质中分离出来或使得待处理物质发生催化反应。
阳离子离子交换树脂通常是由高分子化学合成出来，树脂中的阳离子官能团可以是硫酸基(-SO3H)、羧基(-COOH)等。
硫酸基是常见的阳离子官能团，其制备方法是将氯化磺与合适的高分子材料反应，或者是利用高分子材料自身中的官能团与硫酸酯反应。
阳离子离子交换树脂的应用领域很广泛。
它们可以用于水处理系统中的硬水软化、纯化水等操作，也可用于有机化学反应中的碳酸酯合成、酯化反应、缩合反应、醇酸化反应等催化。
此外，阳离子离子交换树脂也可用于离子对色谱分离、金属离子的富集分离、氨基酸的富集分离等化学分离操作。
在化学反应中，阳离子离子交换树脂常常被用作固体酸催化剂，此时其催化剂活性来自于树脂中的硫酸基等阳离子官能团。
这些阳离子官能团可以和邻位的氢氧根离子(HO-)发生降解反应，形成一些酸性质中间体(如H2SO4)。
这些中间体能够加速化学反应，使得反应速率大幅提高。
另外，阳离子离子交换树脂还具有良好的机械强度、化学稳定性和可再生性等优点，这在实际生产中也具有很大的优势。
离子交换树脂应用进展廖庄华（化学与生物工程系应化091班学号0906********）摘要：介绍了离子交换树脂在药学、天然产物提取分离有机催化剂的应用进展。
关键词：离子交换树脂口服药物树脂液体缓控释给药系统催化剂废水处理离子交换树脂是一类带有功能基团的可以再生、反复使用且不溶性惰性高分子材料，不为生物体吸收。
整个分子由三部分组成[1]：具有三维空间立体结构的网状骨架；与网状骨架载体以共价键连接不能移动的活性基团，亦称功能基团；与活性基团以离子键结合，电荷与活性基团相反的活性离子，亦称平衡离子。
如聚苯乙烯磺酸型树脂，其骨架是聚苯乙烯高分子，活性基团是磺酸基，平衡离子是钠离子。
如图1所示。
根据可交换离子的不同，离子交换树脂分为阳离子交换树脂和阴离子交换树脂两大类，由于酸碱性强弱不同又可分强酸性和弱酸性阳离子交换树脂及强碱性和弱碱性阴离子交换树脂。
在水介质中，离子与树脂间发生液固两相间的传质与化学反应过程，它们的结合是可逆的，即在一定条件下能够结合，条件改变后也可以被释放出来。
离子交换反应进行的速度与程度受到其结构参数，如酸（碱）性、交换容量、交联度、粒径等的影响。
1.离子交换树脂在药学方面的应用1.1 药物树脂缓控释给药系统离子交换树脂的控释应用主要是在胃肠道中控制药物释放（口服药物树脂缓控释系统）和作为载体用于靶向释放系统。
由于离子交换的可逆性，药物树脂口服进入胃肠道后，与胃肠道中的生理性离子发生反向离子交换反应而持续释放药物，发挥疗效。
由于胃肠液中的离子种类及其强度相对恒定，故药物释放特性可精确服从为目标制剂所设计的控释标准，而不依赖于胃肠道的pH 值、酶活性及胃肠液的体积等生理因素。
但鉴于药物从药树脂复合物中释放较快，因此采取了微囊化技术进一步控制药物的释放，从而形成了第一代的口服药树脂控释系统。
同时为避免贮存期及在胃肠道内因树脂膨胀而引发的控释膜破裂，造成药物“突释”，美国Pennwalt 公司对第一代离子交换胃肠道控释给药系统进行了改进，即将药树脂用浸渍剂（impregnating agent）如PEG4000 和甘油处理，阻止了树脂在水性介质中的膨胀，最后采用空气沸腾床包衣等技术用水不溶性但可渗透的聚合物，如乙基纤维素对药树脂包衣作为速率控制屏障来调节药物释放，由此得到第二代口服药树脂控释系统，即Pennkinetic®系统。
离子交换树脂催化剂离子交换树脂催化剂是一种广泛应用于化学工业中的催化剂。
它具有高效、经济、环保等优点，在各个领域发挥着重要作用。
本文将介绍离子交换树脂催化剂的原理、应用和发展前景。
离子交换树脂催化剂是一种以树脂为载体的催化剂。
树脂是一种高分子化合物，具有多孔性和特定的化学活性。
离子交换树脂催化剂的原理是通过树脂上的交换基团与溶液中的离子发生置换反应，从而实现催化反应的进行。
离子交换树脂催化剂可以选择性地吸附、分离、催化转化溶液中的目标物质。
离子交换树脂催化剂具有广泛的应用领域。
首先，在化学合成中，离子交换树脂催化剂可以作为催化剂载体，提高催化剂的稳定性和活性，促进化学反应的进行。
例如，离子交换树脂催化剂可以用于有机合成中的酯化、酰化、烷基化等反应。
其次，在环境保护和资源回收中，离子交换树脂催化剂可以用于处理废水、废气和废液中的有害物质，实现资源的回收和环境的净化。
此外，离子交换树脂催化剂还可以应用于制药、食品加工、电子材料等领域。
离子交换树脂催化剂在应用过程中也面临一些挑战。
首先，催化剂的选择是关键。
不同的催化反应需要选择适合的离子交换树脂催化剂，以获得较高的催化效率。
其次，催化剂的再生和循环利用是一个重要问题。
离子交换树脂催化剂在使用过程中会受到污染和失活的影响，需要进行再生或更换。
因此，研究催化剂的再生和循环利用方法对于提高催化剂的经济性和环保性具有重要意义。
此外，离子交换树脂催化剂的合成和改性也是一个研究热点，通过改变树脂的结构和功能，可以提高催化剂的活性和选择性。
离子交换树脂催化剂在未来的发展前景广阔。
随着科技的进步和需求的增加，离子交换树脂催化剂将在新能源、环境保护、化学合成等领域发挥更重要的作用。
例如，离子交换树脂催化剂可以用于燃料电池中的质子交换膜，提高燃料电池的效率和稳定性。
此外，离子交换树脂催化剂还可以用于光催化、电催化等新兴领域的研究和应用。
离子交换树脂催化剂是一种重要的催化剂，具有广泛的应用领域和发展前景。
高分子材料催化剂开发应用的最新研究催化剂是化学反应中的关键因素，它能够提高反应速率，降低反应所需的能量，使得反应可行。
高分子材料催化剂作为新型催化剂，具有良好的催化性能、高化学稳定性、易于回收利用等优点，被广泛用于化学反应中。
一、高分子材料催化剂的分类高分子材料催化剂主要包括聚合物基催化剂、杂化催化剂、交联聚合物催化剂等。
聚合物基催化剂是以聚合物为主体的催化剂，主要包括酸性聚合物、碱性聚合物、离子交换树脂等。
杂化催化剂是将活性组分与聚合物基体结合形成的催化剂，具有高效、选择性好等特点。
交联聚合物催化剂是将活性组分与交联聚合物基质进行交联形成的催化剂，具有良好的耐受性和催化效果。
二、高分子材料催化剂的应用高分子材料催化剂在有机合成、聚合反应、环境保护等领域均有广泛的应用。
在有机合成中，高分子材料催化剂被用于酯化、缩合、氧化、脱羧、还原等反应中。
例如，酯化反应中，聚合物基酸催化剂具有高催化活性和稳定性，且易回收利用，广泛用于生产香料、香精等领域。
在聚合反应中，高分子材料催化剂被用于聚合物合成、塑料制备、橡胶加工等方面。
例如，在铜催化的腈纶纺丝反应中，使用杂化催化剂可以降低催化剂用量、提高纤维性能。
在环境保护领域中，高分子材料催化剂服务于环境污染的治理。
例如，在水处理中，离子交换树脂催化剂能够去除水中的重金属离子、氨氮等有害物质，净化水质。
三、高分子材料催化剂的研究进展高分子材料催化剂的研究一直是催化领域的热点。
近年来，随着纳米技术、生物技术等的发展，高分子材料催化剂的研究取得了许多进展。
具体表现在以下几个方面：1. 纳米材料与高分子材料的结合：将纳米材料与高分子材料结合形成的复合催化剂比单一材料的催化剂具有更高的催化效率和选择性。
例如，将纳米贵金属颗粒与离子交换树脂结合形成的复合催化剂，具有高效去除有机气体污染的能力。
2. 生物技术与高分子材料的结合：生物技术的应用可以有效地控制高分子材料催化剂的分子结构和形貌、提高催化活性和选择性。
作催化剂的离子交换树脂离子交换树脂是一种重要的化学材料，它通常用于水处理、环境保护、医药、食品等领域。
其中，以其在催化反应中作为催化剂的作用，更是备受重视。
下面，我们来一步步了解围绕“作催化剂的离子交换树脂”这一话题需要知道的知识。
首先，什么是离子交换树脂？离子交换树脂是一种聚合物材料，其分子内存在有机酸、碱性树脂基团和对应的阳离子、阴离子对应的离子交换基团。
在水溶液体系中，离子交换树脂具有固定的电荷，能与溶液中的离子发生强烈的物理吸附和离子交换反应，从而起到净化水质、浓缩、分离等作用。
其次，什么是催化剂？催化剂是在化学变化中起催化作用的物质，具有调节反应进程、提高反应速率、降低反应能量等作用。
在催化反应中，催化剂通常可以增加反应产物的产量和选择性。
离子交换树脂之所以能够作为催化剂，是因为其表面有大量的离子交换基团，这些基团与反应物发生离子交换反应，从而促进反应物之间的化学反应，提高反应速率。
同时，离子交换树脂的物理和化学性质也能够影响催化反应的过程，例如有效控制反应温度、选择性调节反应物的结构等。
不同类型的离子交换树脂在催化反应中的应用也大不相同。
例如，强酸性离子交换树脂通常适用于酸催化反应，如烷基化和环化反应；弱酸性离子交换树脂通常适用于酯化和酸醇缩合反应等；阴离子交换树脂适用于有机阳离子反应；阳离子交换树脂适用于有机阴离子反应。
总之，离子交换树脂作为催化剂在化学反应中具有广泛的应用，其表面的离子交换基团能够促进反应物之间的离子交换反应，起到加速反应速率的作用。
随着科学技术的不断推进，离子交换树脂在催化反应中的应用也将不断拓展。
离子交换法制备催化剂简介催化剂是一种能够加速化学反应速率的物质，常用于工业生产和实验室研究中。
离子交换法是一种常用的制备催化剂的方法之一，通过离子交换树脂来吸附并固定所需的离子，从而制备出具有特定功能的催化剂。
本文将介绍离子交换法制备催化剂的原理、步骤和应用，并探讨该方法在工业领域中的重要性。
原理离子交换法是利用具有特殊结构的树脂材料对溶液中的离子进行选择性吸附和释放，从而实现物质分离和纯化的方法。
在制备催化剂时，我们可以利用这种选择性吸附特性，将所需离子吸附到树脂上，并通过后续处理步骤将其固定在树脂上，形成具有催化活性的固体材料。
步骤1. 树脂选择选择合适的树脂非常重要，它应具有高度稳定性、良好的吸附性能和可控的孔隙结构。
常用的树脂包括离子交换树脂、吸附树脂和分子筛等。
在制备催化剂时，我们通常选择具有离子交换功能的树脂。
2. 树脂预处理在使用树脂之前，需要进行一些预处理步骤，以去除杂质和活性位点，并增加树脂的表面活性。
常见的预处理方法包括酸洗、碱洗和热处理等。
3. 离子吸附将所需离子溶液与经过预处理的树脂接触，使离子被树脂吸附。
这一步骤可以通过将溶液与树脂搅拌或过滤来实现。
4. 洗涤将吸附了目标离子的树脂进行洗涤，以去除吸附在其表面的杂质和其他不需要的物质。
洗涤液通常是纯净水或其他适当的溶剂。
5. 固定离子将洗涤后的树脂与固定剂接触，使其形成具有催化活性的固体材料。
固定剂可以是化学交联剂、胶体材料或其他适当的物质。
6. 催化剂活性测试制备完成的催化剂需要进行活性测试，以评估其在特定反应中的催化活性和选择性。
常用的测试方法包括批量反应实验和连续流动反应实验等。
应用离子交换法制备的催化剂在许多领域中得到了广泛应用。
以下是一些常见的应用领域：1. 化学工业离子交换法制备的催化剂广泛应用于化学工业中，包括石油炼制、有机合成和聚合等过程。
这些催化剂可以提高反应速率、改善产物纯度，并降低能耗和废物产生。
2. 环境保护离子交换法制备的催化剂可用于处理废水和废气中的有害物质。
离子交换树脂催化剂的研究进展摘要：本文介绍了离子交换树脂催化剂的结构，研究进展状况以及应用实例关键字：离子交换树脂催化剂结构研究进展应用实例Ion Exchange Resin Catalysts Were Reviewed Abstract：this paper introduces the structure of the ion exchange resin catalyst, research progress and application exampleKey word: ion exchange resin catalyst structure research progress on the application example离子交换树脂具有许多优点，如在水溶性酸作催化剂的情况下，会遇到设备腐蚀、副反应多、产品质量差、后续分离困难以及污染等问题，而使用离子交换树脂则可避免这些问题，可以大大简化后续的分离操作工序，而催化剂还可以重复使用。
当然，离子交换树脂的耐温性和耐磨性不太好，价格比较昂贵是其缺点[1]。
阳离子交换树脂是一类重要的固体酸催化剂, 用其取代传统的液体酸催化剂（如H2SO4、HF等）, 可以克服液体酸催化剂所存在的设备腐蚀、废水排放及副反应等问题。
与其它的固体酸材料相比, 离子交换树脂亦具有酸量高、机械强度高等优点[2]。
七十年代以来,国外在离子交换树脂催化剂的开发、应用方面取得了较大的进展,许多具有特定用途的具有特定的孔结构以及酸特性的树脂催化剂已经商品化, 运用离子交换树脂作为催化剂的一些具有较高经济效益的工业生产过程也已经开发了出来。
国内一些单位在这方面也做了许多的研究工作。
近年来，有很多人在进行离子交换树脂催化剂的改性研究。
下面，我们就来了解离子交换树脂的结构和最近的研究工作以及一些应用实例[3]。
1.离子交换树脂的结构普通的离子交换树脂是交联了二乙烯基苯的聚苯乙烯树脂。
通过调节二乙烯的含量，可以调节此类树脂的三维网络结构，这样制得的树脂称为凝胶型共聚物。
而大网络树脂可以通过苯乙烯和二乙烯基苯的共聚制得，具有较大的比表面积。
在共聚物中引入不同的官能团即可制得阳离子树脂和阴离子树脂。
如使用硫酸将共聚物中的苯环磺化即可制得强酸型阳离子树脂，而引入羧基则制得弱酸性阳离子树脂。
对于强碱性离子树脂则可通过在共聚物中引入季铵基而制得[4]。
2.离子交换树脂催化剂的研究进展2.1. 离子交换树脂支载的加氢催化剂的制备常州大学江苏省精细石油化工重点实验室的丁丽娟、何明阳等在“离子交换树脂支载的加氢催化剂的制备”中制备了一种离子交换树脂支载的Ni-B 非晶态合金催化剂，对催化剂形态及孔结构等进行了表征[5]；将该催化剂用于催化加氢法降低乙二醇中甲醛含量的实验，考察了反应温度、乙二醇空速和压力对该催化剂催化条件下甲醛去除率的影响[6]。
结果表明，Ni-B 分散在树脂载体表面和内部的孔中，催化剂孔径约20nm，属于介孔范围[7]；在反应温度353K、乙二醇液时空速3h-1、压力0.5MPa 条件下，催化剂连续运行500h，乙二醇中甲醛含量由45μg/g 降低至3μg/g以下，甲醛去除率达到95% [8]。
2.2. 负载Al 离子交换树脂固体催化剂的制备与应用研究华南理工大学轻工与食品学院的李妍、宁正祥研究制备了负载Al 的离子交换树脂催化剂, 并对制备条件进行讨论, 得到了较好的制备工艺为AlCl3与树脂的配比为8 %, 溶剂无水乙醇用量为80 mL, 78. 3 ℃回流反应8 h, 最终铝含量为1. 44 g/ 100 g 树脂[9]。
通过红外光谱对其进行表征, 结果表明732 树脂在1020 cm- 1处的吸收峰发生明显裂分, 形成1011 cm- 1和1025 cm- 1两个吸收峰, 说明732 树脂磺酸基与AlCl3发生了络合反应, 同时将其应用于丁烯二酸糠醇甲酯合成反应中取得了良好的催化效果[10]。
2.3. Pd/离子交换树脂催化剂的制备及加氢性能湖北省化学研究所的郑卡莉、张曼征用各种离子交换树脂为载休制备的载把催化剂可用于对不饱和化合物的常温常压加氢。
其加氢活性既与载体功能基的性质有关也与载体的物理特性有关[11]。
其中以孔度大、表面粗糙的树脂作载体利于底物与氢的扩散, 加氢活性高。
载体功能基要求与把有一定的配位能力, 同一功能基的配位原子数最好≤2。
催化剂活性中心的价态对加氢活性也有影响, 两种以上价态的把比例适当协同作用时活性高[12]。
负载型树脂催化剂兼具均相, 多相催化剂的高活性, 高选择性和易分离回收, 不污染产物的优点。
商品化的离子交换树脂有功能基, 并具有适当的孔度。
用做载体制备催化剂原料易得,制备简便[13]。
2.4.离子交换树脂支载的镍、钴、铜金属硼化物催化剂的研究硼氢阴离子交换树脂是一种聚合物还原剂, 已被使用到还原碳基、酞卤等功能基化合物[14], 而且在过渡金属盐作用下能够还原碳碳双键、硝基等功能基化合物[15]。
湖北大学化学系的覃彩芹、陈家威在“离子交换树脂支载的镍、钴、铜金属硼化物催化剂的研究”中报道用BER与氯化铜、氯化镍和氯化钻反应先制备聚合物支载的催化剂, 并探讨其催化作用。
然后研究其催化硼氢化钠对一些有机功能基化合物的还原作用[16]。
2.5.强酸型离子交换树脂支载的过渡金属催化剂过渡金属对有机化学反应有很好的催化作用[17],. 随着聚合物支载试剂的出现, 对于高分子催化剂的研究十分活跃[18]聚合物支载的过渡金属催化剂具有较高的催化活性和稳定性,易于分离和重复使用等优点[19]。
湖北大学化学系的陈家威和黄锦霞进行“强酸型离子交换树脂支载的过渡金属催化剂”的研究将Co2+、Cu2+、Ni2+等过渡金属离子接于强酸型离子交换树脂上, 比较了这九种聚合物支载催化剂对醇和烯醚加成反应的影响。
得出结论强酸型离子交换树脂支载的过渡金属催化剂制备简便, 对醇与烯醚的加成反应催化效果良好[20]。
3.离子交换树脂的催化应用实例3.1.醇与烯烃的醚化反应甲醇与异丁烯、乙醇与异丁烯、甲醇与2-甲基-1-丙烯可由酸性阳离子树脂催化醚化合成MTBE（甲基叔丁基醚）、ETBE（乙基叔丁基醚）和TAME（新戊基甲基醚）。
这些都可以作为汽车内燃机用汽油的辛烷值增高剂。
大孔磺酸树脂已用于大规模生产MTBE。
3.2.酯化反应酯化反应常用硫酸作催化剂，这往往造成副反应多、设备腐蚀严重、后续分离繁杂、废液污染环境等问题。
而使用离子交换树脂就可以很好的解决以上问题。
如马来酸二甲酯、马来酸二乙酯及马来酸二丁酯是生产聚合物的乳液、热塑性及热固性塑料的重要原料，它们可以由顺酐与甲醇、乙醇和丁醇酯化而得到。
顺酐与乙醇在酸性离子交换树脂的催化下，酯化产率很高，已由Rohm&Hass公司和BASF公司实现工业化。
3.3.烷基化反应Nafion、Amberlyst-15树脂可以催化苯与长链烯烃的烷基化反应，在80℃时，可以达到99%以上。
除烯烃作烷基化试剂以外，醇、卤代烃也可以进行烷基化反应。
Harmer等用离子交换树脂作催化剂对苯、对二甲苯与苯甲醇的烷基化反应做了研究，结果显示Nafion的活性比Amberlyst-15高。
其他的如具有广泛商业用途的烷基化反应也可以使用离子交换树脂作催化剂[21]。
4.结语近年来, 由于传统催化剂浓硫酸对设备腐蚀严重, 而且存在副反应多并产生大量废酸污染环境等缺点。
为适应绿色合成的需要, 人们正在不断开发新的无毒无害的催化剂来改进化工工艺。
固体酸催化剂是目前的开发热点, 离子交换树脂是其中研究较多的一类。
离子交换树脂具有许多优点，如在水溶性酸作催化剂的情况下，会遇到设备腐蚀、副反应多、产品质量差、后续分离困难以及污染等问题，而使用离子交换树脂则可避免这些问题，可以大大简化后续的分离操作工序，而催化剂还可以重复使用。
当然，离子交换树脂的耐温性和耐磨性不太好，价格比较昂贵是其缺点。
但近年来，对离子交换树脂催化剂的研究取得的成绩是显著的，离子交换树脂催化剂的研究发展也是光明的。
参考文献：1.黄仲涛，工业催化，化学工业出版社，20062.何炳林、郑凤萍、孙君坦等，催化学报，1985,07:15-193.Animesh Chakrabarti, M.M. Sharma, Cationic ion exchange resins as catalyst,ReactivePolymers, Volume 20, Issues 1–2, July 1993, Pages 1-454.丁丽娟、何明阳等，离子交换树脂支载的加氢催化剂的制备，离子交换与吸附,2011,06:15-195.何炳林、黄文强，离子交换与吸附树脂，上海科技教育出版社，19956.Philippe Trens, Valérie Caps, John W. Peckett, Catalytic oxidation of trans-stilbene usingpyrolysed manganese-loaded cation exchange resin ,Applied Catalysis A: General, Volume 251, Issue 1, 25 September 2003, Pages 19-287.何明阳、陈群、林玉玲，化工进展，2005,05:17-218.K. Shams, F. 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Cationic ion exchange resins as catalystAbstractThis paper presents a review of the literature pertaining to catalysis by cation exchange resins. Emphasis has been given to the literature that has appeared during the last seven years. A variety of reactions catalyzed by cation exchange resins have been tabulated according to their broad classification; industrially important reactions have been delineated. Examples, where the use ofion exchange resin catalysis has led to an improvement in the selectivity of the desired products, have also been discussed. Approaches for the interpretation of kinetic data and modeling have been reviewed.The type of reactor to be employed for carrying out ion exchange resin catalyzed reactions has been discussed. A new emerging area is the adoption of distillation column reactors (e.g., methyl tert-butyl ether from isobutylene and methanol).Some aspects of the deactivation and regeneration of these catalysts have been briefly discussed. The use of ion exchange resins for the removal of impurities from mixtures and the separation of close-boiling compounds by exploiting their different chemical reactivity has been highlighted. Suggestions have been made for further work.6.Catalytic oxidation of trans-stilbene using pyrolysed manganese-loaded cation exchange resinAbstractThe work presented in this paper describes a method for the preparation of supported metal catalysts on carbon matrix. Manganese used as metal catalyst was loaded onto an ion exchange resin and this precursor was calcined over a wide range of temperature between 600 and 900 °C. The final materials consist of discrete (typically 0.5–0.8 mm diameter) spherical particles of manganese-loaded carbon. Electron microscopy was performed, which demonstrated that the structural integrity of the particles is maintained after calcination. Textural characterisation evidenced a correlation between the temperature of calcination, the specific surface area and the density of the calcined materials. The chemical moieties present, as found by XRD analysis, have been established and the catalytic activity of the material for oxidation reactions has been tested. The catalytic activity of the calcined materials was examined in the case of the oxidation of trans-stilbene to trans-stilbene oxide for different calcination temperatures. trans-Stilbene oxide and benzaldeyde were found to be the major products of the oxidation reaction. Conversions of >50%, at all pyrolysis temperatures, were achieved at 55 °C in 144 h.8.Improved and selective platinum recovery from spent α-alumina supported catalysts usingpretreated anionic ion exchange resinAbstractImproved and selective recovery of platinum from a spent dehydrogenation platinum α-alumina supported catalyst using a strong basic ion exchange resin is reported. Platinum and other precious metal group (PMG) complexes are leached using concentrated hydrochloric acid along with about 0.20 vol.% nitric acid as an oxidizing agent from de-coked and crushed spent catalyst. Effects of hydrochloric acid concentration, time, and temperature in leaching stage are investigated. The strong basic anionic resin is treated by sodium hydroxide solution to replace chloride anion by hydroxyl group ion. The supernatant of the leaching process is passed through a fixed column of hydroxylated strong base anionic resin. The treated resin on which the platinum complex is adsorbed is dried and burned in an oxidizing atmosphere at 750–800 °C. The recovered gray metallic powder is mainly platinum. Results compared with those obtained from untreated anionic resin show that adsorption of platinum complexes onto the treated anionic resin is more selective and the yield of separation is considerably improved. The breakthrough curves of the pretreatedanion exchanger and that of untreated exchange resin reveals that the capacity of the hyroxilated resin is decreased by about 14%. These breakthrough curves can be used for calculation of height of a practical exchange plate (HPEP) for design purposes.12. Transesterification of cyclohexyl acrylate with n-butanol and 2-ethylhexanol: acid-treatedclay, ion exchange resins and tetrabutyl titanate as catalystsAbstractTransesterification of cyclohexyl acrylate with n-butanol and 2-ethylhexanol was studied in a batch reactor using an acid-treated clay, ion exchange resins and tetrabutyl titanate as catalysts. The effect of various parameters on the conversion of cyclohexyl acrylate and towards the selectivity of cyclohexanol were studied to optimise the reaction conditions. The transesterified esters (n-butyl acrylate and 2-ethylhexyl acrylate) were separated from the reaction mixture by fractional vacuum distillation and were characterised by 1H NMR. The experimental results were described by a kinetic model based on Langmuir–Hinshelhood–Hougen–Watson (LHHW) mechanism for the transesterification of cyclohexyl acrylate with n-butanol in the presence of Engelhard F-24 as catalyst and the kinetic parameters were evaluated.14. Solid acid catalysis using ion-exchange resinsAbstractIn this review article, we describe the use of commercially available polymeric ion-exchange resins for a range of industrially important transformations. Recent developments both on the materials design and applications will be described. Examples of high catalytic activity will be described in areas ranging from alkylation, transalkylation, isomerization, oligomerization, acylation, esterification and nitration. The two main classes of ion-exchange resins are based upon styrene-based sulfonic acids (Amberlyst® and Dow type resins), which show very high activity in the areas of esterification and etherification, to the perfluorosulfonic acid-based catalysts including the recently developed Nafion® resin/silica nanocomposites. These show very high activity in the area of linear alkyl benzene formation, isomerization, and some select acylation type chemistries. These new types of catalysts (which have been used commercially) are adding to the ever-growing portfolio of highly active solid acid catalysts, which couple both economic and environmental drivers to improve organic transformations within the chemical industry.。
