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科学研究
聚合离子液体: 实现二氧化碳的高效转化
 最后更新: 2020-04-16  作者: 佚名  浏览: 280次

  CO2是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,将CO2转化成高附加值的化学品是CO2减排的重要手段。由CO2出发直接合成环状碳酸酯,是目前学术界重要的课题之一。环境友好的离子液体(ILs)在该反应中具有优异的催化活性,是传统金属基催化剂的良好替代品。然而,均相ILs催化剂普遍存在不易分离的问题,使得催化剂回收、产品纯化比较困难。因此,如何设计出同时具有均相ILs的高活性和易分离特点的非均相催化剂依旧是一大挑战。经ILs单体聚合形成的聚离子液体(PolyILs),具有单体易修饰和亲疏水性可调控的特点,在保持高活性的同时简化分离,成为近年来国内外研究的热点。

  离子液体研究团队近期在Green Chemistry上发表了题为“Polymeric ionic liquids tailored by different chain groups for theefficient conversion of CO2 into cyclic carbonates”的文章,研究中利用甲基丙烯酸氨基酯类ILs单体聚合制备PolyILs,应用于催化CO2合成环状碳酸酯(图1)。通过对PolyILs单体中阳离子结构不同链长及基团修饰,实现了反应活性与体系分离的调控。实验中发现PolyILs的水力学直径随温度升高而下降(图2),基于此现象提出反应历程中的PolyILs加热冷却模型(图3)。不断缩小的催化剂粒径加速活性位点与反应物分子碰撞,大大提高了催化活性。反应中PolyILs表现出准均相活性,转化率可达95%,与单体转化率(98%)相近,结合动力学模拟验证了PolyILs的准均相特性。本工作为今后设计非金属且易分离的催化剂用于CO2的转化提供了新的思路。

图1. PolyILs催化CO2合成环状碳酸酯

(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Green Chemistry)

 

图2.  PolyILs粒径分布曲线与平均粒径

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图3. 反应历程中的PolyILs加热冷却模型

(图片来源:彩票注册_彩票最佳网投平台_彩票最新平台app-诚信第一 Green Chemistry)

 

 

原文链接:

原文作者:

Ting Ying, Xin Tan, Qian Su, Weiguo Cheng*, Li Dong and Suojiang Zhang*

 

 

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