含氮有机聚合物催化CO2环加成反应的研究

来源 :刘超 |
大气中CO2含量的上升对地球生态系统和人类生存造成了严重威胁。同时,CO2还是一种易于获得的工业原料,它的捕集与利用对实现碳达峰、碳中和具有重大战略意义。由于CO2和环氧化物环加成反应符合绿色化学的原则,且产物环
大气中CO2含量的上升对地球生态系统和人类生存造成了严重威胁。同时,CO2还是一种易于获得的工业原料,它的捕集与利用对实现碳达峰、碳中和具有重大战略意义。由于CO2和环氧化物环加成反应符合绿色化学的原则,且产物环状碳酸酯具有广泛应用,因此该反应是一种很有前景的化学反应。但是,CO2分子的化学惰性限制了该反应的进行,需要开发高效的催化剂来活化CO2分子。其中,含氮有机聚合物是一类非常重要的催化剂,该聚合物可以与CO2分子相互作用活化CO2,还可以通过功能化修饰的方式来调控催化剂的结构和性能。但是,金属修饰的含氮有机聚合物存在聚合单体昂贵和制备过程复杂等问题,离子化的含氮有机聚合物存在共催化剂和有机溶剂的使用等问题。因此,本论文主要通过官能团功能化和多级孔引入等策略制备了高催化活性的含氮有机聚合物,应用于催化CO2环加成反应。选取富含胺基的聚乙烯亚胺(PEI)与共催化剂(Zn X2)组成Lewis酸-碱双组份催化体系PEI/Zn X2。其中,PEI中的伯胺、仲胺及Lewis酸性的锌离子可以活化环氧化物;PEI中的含氮基团伯胺、仲胺和叔胺作为Lewis碱可以活化CO2,Lewis酸-碱位点协同作用高效催化CO2环加成反应。通过共催化剂的筛选表明,PEI与Zn I2的协同催化效果最佳,在100°C、1.0 MPa和3.0 h条件下实现CO2和环氧丙烷(PO)环加成反应的高效催化转化,碳酸丙烯酯(PC)产率和选择性为95%和96%。由于Zn X2在空气中存在易于潮解的问题,因而为了避免Zn X2的使用以及在更温和条件下催化效率的提高,进一步制备了金属修饰的吡啶-聚乙烯亚胺有机聚合物(M-Py-PEI)。配位的金属离子可以活化环氧化物,含氮基团仲胺和叔胺可以活化CO2。在四丁基溴化胺(Bu4NBr)协助下,Co-Py-PEI/Bu4NBr双组份催化体系可以在30°C、1.0 MPa和24 h反应条件下催化CO2和PO环加成反应,PC的产率和选择性均为99%。在连续使用七次后,Co-Py-PEI仍然显示出较好的催化活性。此外,催化体系对分子尺寸较小的环氧化物有较高的催化活性。由于共催化剂的使用不利于产物的纯化和工业应用,并且过渡金属在催化过程中易于流失会造成催化剂的失活及对环境的不利影响,因而本研究进一步发展了单组分的含氮有机聚合物催化剂,一锅法制备得到一系列吡啶基离子型有机聚合物Py-POP-X(X=Cl,Br)。该有机聚合物具有丰富的多级孔结构和高的比表面积。丰富的多级孔结构有利于CO2的富集和反应物/产物的传质,吡啶可以活化CO2,同时卤素离子促进了环氧化物的开环,具有催化活性的官能团和多孔结构的存在促进了催化反应的进行。Py-POP-Br催化剂在273 K和0.1MPa条件下具有较高的CO2吸附性能(1.72 mmol g-1),并且在无金属、无共催化剂、无溶剂条件下(120°C、2.0 MPa和8.0 h),可以实现高效催化CO2和PO环加成反应,PC的产率和选择性分别为97%和99%。循环使用四次后,Py-POP-Br催化剂仍然具有良好的催化活性,PC的产率和选择性分别为92%和99%。为了进一步提高单组份非金属催化剂的催化活性,通过将具有Lewis酸性的含硼基团引入吡啶基离子型有机聚合物,成功合成了含有Lewis酸-碱性的硼修饰的吡啶基离子型有机聚合物B-POP-Cl。Lewis酸性的含硼基团可以活化环氧化物,Lewis碱性的Cl–有利于环氧化物的开环。并且B-POP-Cl具有丰富的多级孔结构和较高的比表面积,因而其对CO2有较高的吸附能力(1.46 mmol g-1,273 K和0.1 MPa)。在120°C、2.0 MPa和5.0 h且无共催化剂和无溶剂使用条件下,B-POP-Cl可以实现CO2和PO环加成反应的催化转化,PC的产率和选择性分别为94%和99%。
[目的]探讨应用尺骨骨痂延长术治疗尺骨远端遗传性多发性骨软骨瘤致前臂畸形的临床疗效。[方法]回顾性研究尺骨远端遗传性多发性骨软骨瘤导致前臂畸形患者17例19臂,采用尺骨
目的探讨腔镜辅助下乳腺癌保乳术结合新辅助化疗的临床效果。方法 100例乳腺癌患者,随机分为观察组和对照组,各50例。对照组患者使用常规乳腺癌根治术进行治疗,观察组患者使
【正】 储蓄理论是当代西方宏观经济学的一个重要组成部分。储蓄的变化对消费、国民收入均有一定的影响。联系我国社会主义经济建设的实际,正确认识和评价当代西方经济学中有
目的探讨多囊卵巢综合征(PCOS)患者血管内皮功能变化情况及其与妊娠期高血压之间的相关性。方法选取2014年5月至2016年2月门诊常规产检的140例PCOS患者为研究对象,设为观察组
随着科学技术的不断发展,多媒体技术越来越多地被引入课堂教学。作为新型的现代化教学辅助工具,它具有交互性强,伸缩性大,使用灵活方便等优点。正确运用多媒体于文学鉴赏中,
党的十八大以来,我们在开展党风廉政建设和反腐败斗争中得到了一条重要启示,那就是要坚持高标准和守底线相统一,教育引导党员干部自觉向着理想信念高标准努力,同时要以党的纪律为
AP1000核电站模拟机的硬件设计使用不同的KVM切换器形成了强大的KVM网络,对模拟机服务器以达到多层次、深角度的控制,本文对AP1000核电站模拟机的KVM网络进行了详细的介绍,并具
目的 探讨术前不同用药方法对心脏手术患儿应激反应的影响.方法 选择我院心外科42例先天性心脏病手术患儿,按麻醉术前用药随机分为观察组和对照组各21例.观察组术前用药为咪
本文论述了装饰性构件与建筑的关系,介绍了装饰性构件与空间,装饰性构件与形体,材料装饰特性等内容。
期刊
高考语文考查四大部分内容:现代文阅读、古诗文阅读、语言文字运用、写作.其中语言文字运用的考查,常见的是六部分内容:正确使用成语、熟语,辨析病句,语句连贯(语句复位和补
期刊
随着人们对安全问题的重视,监控系统变得无所不在。利用监控系统信息进行人的身份识别变得非常迫切。步态识别,即利用人走路的姿势进行身份识别,是一种新兴的生物特征识别技
幼儿教育是教育中的一个重要阶段,也是儿童观形成的一个重要的阶段,儿童观是教师进行教学行为和理念的核心内容。从教育哲学领域来分析幼儿儿童观的形成,并对学前教育实践教
对目前国内外对含铬废水处理的几种常用方法:电解还原法、化学沉淀法、离子交换法、分离法、黄原酸酯法、光催化法、水泥基固化法、粘土吸附法等各自的优缺点作以介绍和探讨
<正>目的考察不同比例壳聚糖/脱细胞真皮复合膜对人永生化角朊细胞HaCaT细胞的形态和增殖性能的影响。方法以新鲜猪皮为原料制备脱细胞真皮,粉碎后冻干备用。壳聚糖溶解于1%
会议
近年来,人们对于日常生活产品的要求日趋微型化、智能化、多功能集成化。这些要求加速了电子工业及精密机械的飞速发展,微型产品被越来越广泛地应用于移动电话、手提电脑、微
紫金东坪金矿井下的采空区多年来一直没有进行实际充填,采空区的危害逐渐显现,为了及时、安全、有效地进行采空区处理及回收矿柱,避免地表塌陷,矿山建设尾砂充填系统,采用胶
1病例介绍患者,男性,72岁,主因"头晕3天、言语不清伴左下肢抖动2天"于2020年7月6日收住神经内科。患者于入院前3天无明显诱因出现头晕,自觉立位、坐位时明显,卧位稍好转,与转
小学数学是较为抽象的一门学科,学生在学习过程中比较难理解。为了能够更好地进行教学工作,提高教学质量,促进课堂效率的提升,小学数学教学过程要以学生为主体,改变老师教学
目的:观察早期护理干预在动脉粥样硬化中的应用效果。方法:选取动脉粥样硬化患者120例作为研究对象,分为对照组和观察组各60例。对照组行药物治疗和常规护理,观察组经颈动脉彩
江苏地区河网密布、地表水源地数量众多、水运发达,溢油类突发环境事件导致的污染风险较大。本文以江苏省近期发生的一起水源地污染事故案例为背景,分析了水上突发溢油事故应
船舶稳性曲线是船舶静水力曲线的一部分。传统方法是在浮性计算数据的基础上用表格进行数值计算。虽然计算原理比较简明,但由于船舶数据的复杂性,使得数据处理量相当大,过程繁琐
现如今,我们正处在一个社会经济不断发展的背景下.城市化进程不断加快,而且建筑工程也迎来了更加好的发展机遇.针对于各个领域的建筑企业来说,如果想要在激烈的竞争市场当中
目的:探讨心理护理对产妇在剖宫产术中血压及心率的影响.方法:以60例行剖宫产术的产妇为观察对象,均选自2017年3月~2019年3月于我院分娩期间,采用随机数字表分配法将产妇进行
中国教育新闻网北京8月27日讯 中国教育新闻网记者近日从教育部网站获悉,根据中央要求,教育部组织编写了普通高中思想政治、语文、历史教材,将于2019年9月率先在部分省市普通高中起始年级开始投入使用,其他省份也将陆续全面推开。日前,教育部教材局负责人就有关问题回答了记者提问。  1.请介绍一下统编高中三科教材的背景。  一是贯彻中央重大决策部署。教材建设是国家事权,体现国家意志。党中央、国务院高度重
期刊