含咪唑骨架的有机多孔聚合物的合成及其在二氧化碳化学转化中的应用

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CO2的化学转化是本世纪的研究热点之一,CO2作为温室气体的同时,也是一种储量丰富,廉价易得,极具应用潜力的绿色C1资源。由于CO2的结构非常稳定,开发高活性的催化剂用于二氧化碳的化学转化仍然是一项挑战。多相催化剂具有易分离,可回收再利用,可以实现连续生产等特点,在工业生产中具有非常重要的应用价值。基于此,文章合成了三种含咪唑基团的有机多孔聚合物多相催化剂并应用于CO2化学转化。(1)制备烯基官能团化的咪唑型离子液体,与DVB交联聚合得到有机多孔聚合物(PoPs-FR-IM)。通过TEM,SEM,热重分析等测试技术对材料进行了表征。结果表明该催化剂具有较大的比表面积和多级孔道,且随着DVB用量增大,比表面积和孔容也逐渐增大,其骨架具有良好的热稳定性。该催化剂可以在常温常压下高效催化CO2参与的胺甲酰化反应,反应完毕后催化剂经简单处理即可再次使用,循环5次后,催化活性没有明显下降。(2)利用咪唑型离子液体通过付克烷基化反应制备高交联的苄基咪唑离子液体有机多孔聚合物(PoPs-FC-IM)。通过SEM,氮气吸附脱附、热重分析等测试技术对材料进行了表征。结果表明该聚合物含有由堆积小球和网状结构共同组成的多级孔结构,其骨架具有良好的热稳定性。该催化剂在催化CO2与环氧化合物发生环加成反应中表现出了良好的催化效果,在较温和的条件下能获得良好的反应效果。催化剂可循环5次,催化活性没有明显下降。(3)通过氮杂环卡宾金催化剂单体与DVB交联聚合制备新型的有机多孔聚合物Poly-NHC-Au。通过SEM,氮气吸附脱附、热重分析、ICP,XPS等测试技术对材料进行了表征。结果表明该催化剂具有较大的比表面积和多级孔道,呈层状结构,聚合前后Au(I)价态无变化,其骨架具有良好的热稳定性。该催化剂在温和条件下能高效催化CO2与N-苄基-2-丁炔胺环化反应,并且可以催化循环使用5次。
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