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将CO2转化成有机碳酸酯类的具有高附加值的化工原料及产品具有很大的工业潜力及经济意义,成为各国科研人员广泛关注的课题。环氧化合物与CO2由于催化剂体系的催化活性及机理的差异,既可以合成环状碳酸酯,也可合成链状碳酸酯。虽然合成环状碳酸酯的反应体系在工业上的应用已成熟,但依旧存在反应条件苛刻等问题,在理论应用方面,催化体系的详细催化机理还有待进一步研究。近些年来,研究者们发现不同的多环胺类配体对于环氧丙烷与CO2的环加成反应均具有良好的催化活性,由于配体的结构不同对于反应催化效果的影响还未作出进一步的报道;合成链状碳酸酯的反应体系的催化剂开发吸引了众多国内外研究者的注意力,开发廉价易得、高效的、条件温和的催化体系成了合成聚碳酸酯的关键所在。基于以上研究现状,本论文基于CO2与环氧丙烷(PO)环加成反应,开发出了两种温和的催化剂体系;基于CO2与环氧化合物的共聚体系,开发出了一种催化剂体系。一、过渡金属盐/含氮杂环配体/四丁基溴化铵催化体系。合成了多种不同的杂环胺配体(Anthy、Hdpa、Hdpza、H2pzpzda、H2tpzda、H2dpzpda、H2dppzda、H2mpzpyda、H2dmpzda),与CoCl2协同作用下催化CO2与PO的环加成反应,并考察不同配体结构的刚性、氮原子的位置对反应催化效果的影响,通过计算配体的电荷密度对催化协同机理作出了进一步解释。结果发现,(1)对于单环配体,环间的胺基与环上的胺基对催化活性的影响基本相同;(2)环上引入柔性原子(如硫原子)时配体作为软碱与金属发生配位,使催化活性明显提高;(3)杂环含氮配体中,当引入环间胺基时,配体的柔韧性变好,进攻CO2阻力减小,催化活性提高;(4)同等柔韧性的配体,环上氮原子越多,催化活性越高。当配体中有给电子基团的引入时,催化活性略有降低。二、四苯基卟啉铈催化体系。合成了Ce(acac)4、[CeTPP(acac)2]络合物,对配合物做了一系列表征分析,并对基于CeIV的配合物催化体系进行了CO2与PO的环加成催化性能测试。结果显示,Ce(acac)4单组分对反应有催化活性,催化产率为32%;[CeTPP(acac)2]/TBAB与[YbTPP(acac)]/TBAB的催化效果相比较,环状碳酸丙烯酯(PC)的产率降低了10%,可能是因为当金属中心活化反应物时,CeIV配合物的位阻大于YbIII的位阻,推测可能是因为位阻的影响,所以CeIV配合物的催化体系催化活性较弱。三、SalenMX催化体系。合成了Co、Cr、Mn的西夫碱配合物,对合成的配体及配合物进行了红外光谱、核磁共振、热重分析、紫外光谱及元素分析等表征,并对合成的配合物催化体系进行了PO–CO2共聚合的催化性能测试,对聚合产物用凝胶色谱、核磁共振氢谱、核磁共振碳谱、红外光谱进行定性分析。结果显示:(1)SalenCoTFA/PPNTFA催化剂体系在25℃,CO2压力为1.5 MPa时,催化反应1.5 h,聚碳酸丙烯酯(PPC)的收率为92%,聚合物的分子量为1766,PO的转化频率TOF为613 h–1;(2)PPNTFA作助催剂时,催化剂体系对聚合反应的催化效果最好;(3)随着反应体系中水含量的增加,PO的转化频率越来越大,聚合产物的分子量越来越小。