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碳酸二甲酯(DMC)是一种重要的有机化工中间体。它具有独特的物理性质和化学性质,如高含氧量、低毒性和生物降解性等。DMC可被用于燃料添加剂,同时可替代用于羰基化和甲基化的剧毒光气和二甲硫醚。传统合成DMC的光气法和甲醇氧化羰基法具有高毒等缺点。相比之下,以碳酸乙烯酯为原料的酯交换法具有反应条件温和、绿色无污染和高选择性等优点,并且副产物乙二醇也是重要的化工原料。因而,酯交换发被认为是一种很有发展前景的工艺路线。其中,该催化反应的活性和选择性在于高效多相催化剂的开发。石墨相氮化碳(g-CN)材料近年来在催化合成和功能材料领域逐渐受到人们的广泛关注。因其类石墨层的边缘位置含有大量的碱性N物种,因此g-CN材料是一种潜在的固体碱催化剂。相比较传统的直接热缩聚合成得到的块状g-CN(>10 m2 g-1),介孔石墨相氮化碳具有高比表面(>200 m2 g-1)和丰富的中孔结构,因此在催化活性有着很大的性能提升。本文以三维介孔泡沫氧化硅材料(MCF)作为硬模板,四氯化碳(CTC)和乙二胺(EDA)作为前驱物,通过纳米浇筑法合成了介孔三维石墨相氮化碳材料(CN-MCF)。使用X射线衍射(XRD)、N2吸–脱附、小角X射线散射(SAXS)、透射电镜(TEM)、傅立叶红外(FT-IR)和X射线光电子能谱(XPS)对合成的CN-MCF材料进行了晶相、比表面和孔结构、微观形貌和化学组成的表征。结果表明:CN-MCF材料很好地反向复制了MCF的三维介孔结构,其比表面高达432 m2 g-1,孔体积为0.84 cm3 g-1。将CN-MCF用于碳酸乙烯酯(EC)与甲醇(CH3OH)的酯交换反应,在160°C,反应6 h,DMC的产率为78%。其活性位被证实是CN-MCF石墨层的未缩聚的含N物种。尽管上述CN-MCF在合成和催化反应上表现出很好的结果,但考虑到上述的CN-MCF制备很复杂且需要介孔氧化硅硬模板,在第二部分,我们以廉价、低毒的二氰二胺作为前驱体,卤化锌作为掺杂物,经过简单的掺杂,焙烧,合成了锌掺杂的一系列的g-C3N4材料(Zn-g-C3N4)。在160°C,反应4 h,DMC的产率高达83.3%,并具有良好的催化循环能力。同时,还制备了其他过渡金属掺杂的g-C3N4的催化剂,在酯交换反应中,同样显示出较高的催化活性。XPS和FT-IR表征显示:过渡金属离子以配位键形式和g-C3N4的端氨基作用,提高了桥氮物种的含量,因此提高了g-C3N4的碱强度。氮化碳材料催化酯交换反应所需的条件比较苛刻,本文还研究了介孔氧化铈在酯交换合成DMC的催化活性。以十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为软模板,六水合硝酸铈作为前驱体,通过软模板法合成介孔结构的氧化铈材料(CeO2-meso)。CeO2-meso有可调的比表面积(109–182 m2 g-1)和较窄的孔径(5.1–5.4 nm)。N2吸–脱附和CO2-TPD分析表明:CeO2-meso的催化活性与比表面积和碱强度有关。其中CeO2-meso-400表现出最高的催化活性,在140°C,反应2 h,DMC的产率为73.3%。其催化活性位可能是CeO2表面的碱性的Ce–OH基团。