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碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯是一类重要的绿色有机化工产品,这两种碳酸酯化合物因其具有较高的氧含量、绿色无毒、稳定性能优异等化学特质,广泛应用于合成碳酸甘油酯、聚碳酸酯等化工合成产品。此外,碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯的辛烷值高和溶解性强,常被用作汽油添加剂以及锂电池的新型电解液。酯交换法是合成碳酸二甲酯和碳酸甲乙酯即符合“绿色可持续发展”原则又容易实现工业化的主要生产工艺,但酯交换法传统的醇钠类催化剂存在着选择性不高、催化剂易失活且生成副产物堵塞管道等问题。离子液体催化剂在解决上述问题具有节能省耗、绿色环保、可回收利用等优势,其中碱性离子液体催化酯交换反应是目前研究的新方向。本文首先合成了三种传统离子液体[Bmim]IM、[Bmim]PF6、[Bmim]OH,并对其化学结构进行了表征。利用精馏一体化连续反应装置评价了三种离子液体催化碳酸乙烯酯和甲醇合成碳酸二甲酯催化活性,采用正交实验考察了离子液体、助催化剂和反应温度对催化性能的交互影响,探索了离子液体与助剂的比例和用量对酯交换反应的影响。结果表明,[Bmim]PF6/CaO在酯交换反应中表现出最佳的催化活性,在加热温度为130℃,[Bmim]PF6和CaO质量配比为5:1,催化体系用量为4%,甲醇与碳酸乙烯酯摩尔比为10:1的条件下,碳酸乙烯酯的单程转化率为65.23%,碳酸二甲酯的选择性为98.95%。在催化剂7次循环使用后,转化率和选择性基本保持不变。其次合成了功能化离子液体,并对其进行改性,再将其通过硅烷偶联剂化学固载到分子筛MCM-22上,制备了固载化离子液体催化剂(MCM-CPTES-MIL),并对其化学结构、结晶机构、热性能和表观形貌进行了测定。采用精馏一体化连续反应装置,探究了固载化离子液体催化酯交换合成碳酸甲乙酯的反应温度、助催化剂与离子液体的质量比、循环催化次数对酯交换反应的影响。结果表明,催化体系MCM-CPTES-MIL/CaO的催化性能最佳,当催化温度为110℃时,MCM-22-CPTES-MIL与助催化剂CaO的质量比为3:1,催化剂总用量为反应原料的1.0%,碳酸二甲酯的转化率为86.3%,碳酸甲乙酯的选择性为91.9%,该催化体系循环使用初期,出现了一定的组分流失现象,但经过多次循环使用后转化率和选择性与初次使用时的相差不大。通过Gaussian05软件,完成了离子液体连续催化酯交换反应的分子过程模拟,并揭示了反应机理。结果表明离子液体催化剂通过分子间作用力显著降低反应过程所需的相对能量,这说明离子液体催化体系可有效降低反应活化能,高效完成连续酯交换的反应过程。