C4馏分作为石油化工行业生产过程中的副产物,其来源广泛,是一类宝贵的化工综合利用资源,但我国目前对于C4馏分的综合利用率却比较低,较为成熟的工业应用技术是利用混合C4与甲醇反应制取甲基叔丁基醚（简称MTBE）,但出于环境保护角度,近年来各国对MTBE的生产均加以限制。丁烯齐聚反应,既可以充分利用碳四资源,还可以用于生产各种化工原料中间体,对化工生产具有重要意义。工业上用于烯烃齐聚反应的催化剂种类繁多,主要包括固体磷酸类催化剂、分子筛催化剂、齐格勒-纳塔型催化剂和离子交换树脂等。这些催化剂的使用也存在环境污染、易失活等问题。而结构和酸强度可调、合成成本低廉、环境友好的离子液体催化烯烃齐聚反应引起了人们的广泛关注。结合实验室前期针对丁烯齐聚的研究成果,选择异丁烯和1-丁烯两种反应原料,系统研究了离子液体催化二者反应的性能差异。分别考察了离子液体的阴阳离子种类及复合离子液体对两种丁烯齐聚的影响,发现阴离子是影响离子液体催化活性的主要因素,阳离子的改变对两种丁烯齐聚反应的转化率和产物组成几乎没影响,其中Et3NHCl-xFeCl3对两种丁烯均有较好的催化活性,而且基础离子液体的催化性能比复合离子液体更好。研究发现两种结构的丁烯齐聚反应差别较大。异丁烯齐聚反应活性优于1-丁烯,其转化率较高,异丁烯齐聚产物碳数分布主要在C12,1-丁烯齐聚产物则主要以C16为主。在此基础上以优选出的Et3NHCl-1.4FeCl3催化1-丁烯齐聚,考察了反应条件对1-丁烯齐聚反应转化率和产物选择性的影响。研究发现随着搅拌速率的增加,转化率和C8烯烃选择性先增加后保持不变,C12和C16烯烃选择性均逐渐升高,副产物选择性整体上呈逐渐降低的趋势。反应温度、反应时间和酸烃比的增加有利于反应转化率的提高,随着反应时间和酸烃比的增加,反应逐渐向高分子产物转化,C16烯烃选择性不断升高,但也会带来副产物过多的问题。因此确定最佳反应条件为反应温度60℃,反应时间50 min,搅拌速率1300 r/min,酸烃比1.2:1。在本论文最后结合量子化学计算方法,选择密度泛函理论,在B3LYP/6-31G*计算水平上,从离子液体催化丁烯齐聚的反应机理入手,模拟两种丁烯齐聚反应生成碳正离子反应历程,解释两种不同结构的丁烯在齐聚反应活性差异的原因。计算发现,离子液体催化异丁烯、1-丁烯齐聚生成碳正离子均可以自发进行,其中异丁烯生成的叔碳正离子的能量比1-丁烯生成的仲碳正离子能量低34.13 kJ/mol,生成的碳正离子中间体更加稳定,而且异丁烯生成碳正离子中间体需要跨越112.90kJ/mol的能垒,比1-丁烯齐聚要低26.25 kJ/mol,因此异丁烯齐聚反应更容易生成碳正离子,反应更容易发生,计算结果与实验现象相符合。