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将CO2转化为有价值的化工原料,是有效减少大气中的CO2含量的一个重要手段。绿色化学一直是科学家们关注的热点话题,与以往的大多数无机化合物催化剂相比,将有机分子作为催化剂应用于CO2的固定转化反应中,更具环境友好的意义。作为环境友好型的有机催化剂,氮杂环烯烃（N-Heterocyclic Olefins,简称NHOs）能催化CO2与炔醇类化合物生成环氧碳酸酯类化合物,此类反应在温和的条件下即可获得很好地收率;此外,有机共价框架化材料（Covalent Organic Frameworks,简称COFs）最近也被应用于CO2环氧碳酸酯化反应中,其优点在于该类高分子材料化学性质稳定,孔洞结构规整,催化活性中心丰富;有机小分子方酸菁染料由于其独特的光学性能,关于此类功能性化合物在CO2捕获和检测方面的研究也屡见报道。本论文中,首先,通过理论模拟NHOs催化CO2与炔醇类化合物生成环氧碳酸酯的反应,对其反应机理和路径进行深入的研究分析;其次,首次将金属卟啉环作为基本单位合成COFs材料,并将其运用与催化CO2环氧碳酸酯化反应中。最后,在不含任何碱介质的条件下利用方酸菁染料SQ实现对CO2气体的定性和定量的光学检测。通过实验得出以下结论:（1）通过理论模拟了NHOs催化CO2与炔醇类化合物生成环氧碳酸酯可能经历的两条反应路径（path A,path B）,结果表明该反应按path B只需经历三步并且速率决定步能垒只有12.25 Kcal/mol,与实验数据较为吻合,为最优路径。（2）制备了卟啉环COF材料（COF-366）,并在COFs材料的卟啉环中心负载不同的金属离子M（M=Zn,Co,COF-366-Zn,COF-366-Co）。随后,考察了两种COFs材料在催化CO2转化成环氧碳酸酯的反应中的性能。结果表明COF-366-Zn表现出极佳的催化活性,催化产率可达95%,选择性达99%,并且重复5次试验后催化剂性能保持稳定。（3）合成了方酸菁染料SQ,并在无碱介质醇溶液中考察了其对于CO2气体的光学响应。结果表明SQ在甲醇溶液中能“裸眼”识别CO2气体,溶液从无色变到蓝绿色。并且该方法能实现定量分析,检出限低至26 ppm。