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%。
在以理性分歧为特征的现代多元主义条件下,公共理性成了当代西方政治哲学方法转向中的一个关键概念。一些学者试图从霍布斯式的公共理性观念中获取灵感,但这种观念是建立在纯
选取小球藻(Chlorella sp.)、栅藻(Scenedesmus sp.)和螺旋藻(Spirulina sp.)为试验藻种,分别接种于经沉淀池初步处理后排放的龟鳖养殖废水(取自无为县某养殖场,简称WW废水)和无任何
运用文献资料法对现行《中学体育教材教法》进行全面剖析,通过对多家出版社(不同作者)的教材内容结构进行对比分析,发现现行教材不能很好适应现代中小学体育师资的培养要求,不
工程项目中的变更数量过多会使项目工期拖延、工程造价难以控制。本文试图从变更管理的角度提出控制变更数量的方法,即通过对工程变更进行分级评审、对变更管理进行绩效评价
<正>过滤技术广泛应用生物制药领域。作为生物制药工艺中的关键质量控制点之一,过滤产品广泛应用于抗生素和氨基酸生产、发酵液和培养液澄清、生物制品灭菌、除热原以及多肽
【摘要】高校基层党支部是高校党委工作保持战斗力的基础。但是目前高校基层党支部建设中尚存在不重视理论和政治学习、党务工作者工作方法简单机械、创新热情不高等问题。需要采取加强高校基层党支部班子建设,增强支部的凝聚力和亲和力等措施,不断加强和改进高校基层党支部建设,从而进一步发挥出高校基层党支部的战斗堡垒作用。  【关键词】新时期 高校基层党支部 路径  高校基层党支部虽然是高校党组织体
简述了青海玉树州水利设施震前及震损情况,阐述了规划指导思想、原则及目标。根据玉树地震灾区灾后重建工作的总体部署,从民生水利优先的角度出发,对乡(镇)村供水、防洪减灾、
期刊
期刊
摘要:压缩机的控制在化工企业中是相当重要的, 而抗喘振控制系统是离心式压缩机的一个重要控制系统,它的可靠性将直接关系到压缩机的安全稳定运行。充分认识和理解其控制方案对于改进和优化压缩机的控制是有益的,随着科技的进步和发展,相信更加合理和先进的控制方案将会随时出现。  关键词:离心式压缩机;喘振;原因分析;对策  喘振现象是离心式压缩机固有的机械特性,在压缩机的运行生产中,喘振有着较大的危害和隐患,
期刊
每天我都要看央视的《新闻联播》,秀才不出门,能知天下事,这是多年来养成的习惯。在京城,我订了《北京晚报》、《新京报》。报纸拿来,先是浏览一通,然后拣有兴趣的细细读来。如今,世事纷繁,慢慢读文字已经是一份奢侈,看看报刊的图片,倒真是一目了然,有人说现在已是“读图时代”了。  不过,要真的考究起来,看图说话是最原始、最本能、最直接的阅读。古代岩画中人、马、牛、羊、太阳、谷神什么的,读来十分精彩,虽不确
期刊
在城市化的进程中,越来越多的少数民族商贩进入北京等大城市务工经商。由于生活环境和文化背景的差异,这些来自边远地区的少数民族商贩在大都市难免会遇到文化障碍,面临语言
中石油再一次激怒了全国人民。4月10日17时至11日凌晨2时,兰州市自来水苯含量高达118微克/升至200微克/升,远超国家限值的10微克/升。兰州市政府随后宣布24小时内自来水不宜饮用。
<正>教学内容北师大版教材五年级下册"长方体的体积"。教学过程一、如何让学生发现问题、建立联系,产生探究的欲望?师:看到这三个长方体,你们想提什么问题?(如图1)生1:三个长
俗话说:“要想富,先修路。”近年,随着经济的发展,公路工程也变得越来越重要了。公路工程的发展代表着交通事业的发展,它不仅能方便物品的运输,而且让人们的出行也变得畅通无阻了。
目的:研究2型糖尿病尿白蛋白排泄率(UAER)与血清唾液酸(SA)的关系。方法:测定了54例2型糖尿病患者及12例正常人(C组)血清总唾液酸(TSA)、血清脂质结合唾液酸(LSA)、空腹血糖(FBG)、空腹血胰岛素(INS)、胰岛素敏感指数(ISI)、
摘 要:学习方式反映一个人的思维方式、行为方式乃至生存方式。成人教育是教育的一个特殊阶段,面对的也是特殊的群体,文章从学习理论的视角,阐述成人学生的学习方式的特征。  关键词:学习理论;学习方式;特征  随着知识经济时代的到来,一场新的“学习革命”正在全球范围内悄然兴起。人们愈加清楚地意识到:学习多少知识并不重要,而学会如何掌握知识才是最重要的。本文主要通过对成人教育中的学习理论和学习方式特征转变
比较法既是历史学研究的一种重要方法,也是历史教学的一种重要方法;既是教师的一种教法,也是学生的一种学法。实践证明,比较法教学在中学历史教学中的广泛运用,对于提高课堂教学效率往往可以起到事半功倍的作用。在本文中,笔者试重拾起这个老话题,置之于新课程背景之下,从有效教学的视角对其现实意义重新进行审视。    一、比较法教学对于学生理解和记忆历史知识依然有效    在新一轮基础教育课程改革中,传统历史教
我们今天的讲座从设计最核心的人才培养这个点入手。教师的核心产品就是学生,所谓"知人善用",在当下这个大环境中,自己寻求发展都很困难,还要成就别人,这对教师的心智模型和价值观念都是一个深度的考验。从设计的教育来看,设计学是培养人才的第一个起点,这里有两个关键词,第一个关键词是设计,也就是Design,另外一个关键词是工业,只有这两个词连在一起才是一个完整的教学思路。很多美国高校请外边的设计总
《教师口语》课属于应用语言学科范畴,是在语言学等相关理论的指导下,以普通话训练为基本手段,以提高学生口语表达能力为目的,培养学生在教育、教学过程中口语运用能力的实践
红杏含苞尚未开,瓦椽初见燕飞来。田园访隐聚同侪。欹枕临窗真惬矣,提篮挑菜共悠哉。夕阳西下再衔杯。
浙江省永康市贯彻“两山”理论,以街角小品建设为抓手,既要环境的发展,也要发展的环境,为美丽乡村建设开辟新路.rn1.主要做法rn(1)挖潜力,破解土地要素制约 永康经济发达,寸
期刊
在知识经济的时代背景下,财务会计各个方面逐渐发生改变.本文对知识经济的基本含义进行简单分析,提出知识经济发展对财务会计各要素的影响表现,以期为我国财务会计行业的发展
一切依旧与童话有关  夕照的城堡或者可以用商场代替  故事里我是他的孩子和妈妈  魔法是一瓶昂贵的香水夏天的时候  用来趋赶蚊子和阳光下的誓言  清晨可以叫我傻瓜小青蛙  或者不乖的西瓜或者花  当着丝巾的面为青春拉开了窗帘  我们曾一起探讨糖果店里的胖姑娘  以及她监守自盗的甜蜜时光  篮子里的草莓最丰润的那一颗  艳得愚蠢一些成长的片段  在记忆里躲躲藏藏梨树再一次  提前把这个季节还给了苹果
内容摘要:老舍先生以市民生活中经常的活动场所——茶馆为背景,通过70多个小人物的特色语言,生动描绘了当时社会中普通人的艰苦生活,以及那个复杂纷争时代的人性百态。《茶馆》中浓郁的老北京色彩的语言,比如儿化音、叠词等的使用,更使该作品充满了感染力。本文从总体的语言特色以及极具人物个性的特色语言描写几方面来阐述《茶馆》的语言风格。   关键词:《茶馆》 语言特色 个性化 京味儿   老舍先生的《茶馆》以