CO2捕获与转化

admin Date:2018-04-27

煤、石油、天然气等化石燃料的利用伴随着大量的CO2排放,超越了自然的碳循环速度,环境污染、温室效应等一系列全球环境问题也随之产生。另一方面,虽然化石燃料仍然充裕,但其终将会被耗尽,利用CO2作为新的碳源,将之有效的转化为具有较高附加值的化工产品,不仅为非石油原料的化学工业化进程提供了新的视野,同时也将CO2这种廉价的化工原料提供给了C1化学工业。因此,研究CO2的捕集和转化利用具有长期的社会性和生态性的战略意义。

我们组成功将CO2捕获功能基团和CO2催化转化活性中心有效耦合,以烟道气中或空气中CO2为原料催化合成碳酸丙烯酯。取得了以下主要进展:

1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐、4-乙烯基苄醇和二乙烯基苯为原料通过自由基聚合反应在溶剂热的条件下构筑了一系列含离子液体功能化的多孔聚合物Px-Vy-OHzR。该催化剂能够在无助催化剂添加条件下催化二氧化碳与环氧丙烷的环加成反应,研究结果表明聚合物中的羟基与离子液体存在协同活化效应。为了使催化剂同时具有高的羟基含量和较高的比表面积,我们将1-乙烯基-3-丁基咪唑溴盐和4-乙烯基苄醇在乙烯基功能化的介孔SBA-15的孔道内聚合,制备了一系列杂化多孔材料SBA-[Vx-OHy]R-n。研究表明,由于SBA-[Vx-OHy]R-n具有高比表面积和高的羟基含量,使得其在催化二氧化碳与环氧丙烷的环加成反应中获得比聚合物材料更高的活性(TOF: 188 vs 71 h-1Chem. Asian J. 2017, 12, 577-585)。


 


以三苯基苯水杨醛和吡咯为原料,一锅法制备了含卟啉锌结构的多孔聚合物。该聚合物具有较高的二氧化碳吸附性能(室温下1.53 mmol/g),其在催化二氧化碳的环加成反应中能够获得99%的收率和高达1329 h-1TOF。并且成功实现了将该催化剂与温控响应的离子液体(在高温下溶解,在室温下析出沉淀)耦合,该催化体系能够高效催化环氧丙烷与二氧化碳生成碳酸丙烯酯的反应,获得433 h-1TOF。该催化剂的高活性来源于卟啉锌和温控响应离子液体的Br之间的催化协同。并且该催化体系能够稳定循环利用五次以上(Green Chem. 2018, 20, 903-911)。