有机微孔聚合物研究进展

有机微孔聚合物(MOPs)是一类新型的多孔材料,具有合成方法多样、化学和物理性质稳定、孔尺寸可调控、表面可修饰等优点。近年来,MOPs在物理吸附储存气体方面表现出巨大潜力,从而在储氢和温室气体封存方面成为研究的热点之一。本文首先介绍了MOPs的结构类型及特点,分别介绍了自具微孔聚合物、超交联聚合物、共价有机网络以及共轭微孔聚合物的最新进展,分析结构与性能间的关系,并对其在催化、分离和气体储存方面的应用做了简单总结。最后对MOPs未来的研究进行了展望。     

非金属催化剂在催化环氧化物和CO_2合成环状碳酸酯中的研究进展（英文）

随着科学技术的进步和工业化的发展,大量化石燃料被消耗,大气中二氧化碳浓度急剧增加,导致温室效应加剧,严重威胁到人类的生存和发展.基于可持续发展的思想,利用储量丰富且廉价的二氧化碳作为C1资源替代有毒的气体(如一氧化碳和光气等)制备具有广泛应用的环状碳酸酯,不仅满足"绿色化学"的要求,而且符合"原子经济性"的原则.迄今为止,大量用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的催化剂,包括均相催化剂(如金属卤化物、有机碱、离子液体和金属配合物),多相催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂、有机聚合物、金属有机框架材料和碳材料等)被报道.其中金属催化剂占主导地位,大多表现出优异的催化活性.然而,目前可供开采的金属矿越来越少,大多数金属的回收再利用率较低,重金属污染日趋严重.因此,开发新型、廉价、绿色、高效、循环性和稳定性好的非金属催化剂具有重要意义.本文主要介绍了近3年以来用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的非金属催化剂,主要包括有机碱、离子液体、固载型催化剂、有机聚合物和碳材料等.概括了不同种类催化剂的设计思想及其催化反应机理,重点阐述了分子内以及分子间各种功能基团的协同作用对环加成反应的影响.通过比较发现,具有"C–N=C"结构的有机碱活性相对较高,氢键给体和亲核物质都能与有机碱协同作用提高其催化活性;传统离子液体的活性一般不理想,氢键给体如羟基和羧基的引入有利于促进环加成反应,且多阳离子和多氢键给体功能化的离子液体表现出更高的催化活性;负载型催化剂中,载体和活性组分之间的协同作用有利于加速环加成反应的进行,多种功能基团负载和以共价键方式多层固载能更好地提高催化剂稳定性和催化活性;利用非烯烃化合物制得的活性组分位于主链的多孔有机聚合物,催化活性和稳定性大多高于活性组分位于侧链的烯烃聚合物;碳材料催化剂中,引入不饱和的N物种(如伯胺和吡啶氮),有利于CO_2的吸附和活化,能促进环加成反应.此外,利用密度泛函的方法,计算模拟催化反应过程,能更好地揭示反应机理,并为设计和制备高效的催化剂提供理论指导.该领域目前面临的重要挑战是研发可以同时实现二氧化碳捕获和转化的新型、环保和高效非金属催化剂,终极目标是利用多孔催化材料在常温和常压下直接捕获工业废气中的二氧化碳,并利用捕获的二氧化碳实现环状碳酸酯的连续生产.基于协同催化的设计思想,利用多种基团功能化的策略合成高效吸附和活化二氧化碳以及开环活化环氧化物的非金属催化剂,有望实现上述目标.     

多孔材料的二氧化碳吸附与光催化转化研究进展(英文)

太阳能光催化是CO_2转化和利用的新兴技术,直接利用洁净充足的太阳能将自然界富有的"温室气体"CO_2转化成化学燃料,不仅有利于消除大气温室效应,而且能缓解能源短缺问题,因而成为人们研究的一个重要方向.但目前CO_2的吸附和转换效率还很低,这是太阳能光催化CO_2资源化的最大障碍.高性能光催化剂的设计和合成是这项技术的关键.针对CO_2光还原反应的特异性,理想的光催化材料应该具有以下功能:强的CO_2吸附能力和高的光催化活性.将光催化剂与对CO_2具有高吸附性的多孔材料结合,就可以将CO_2吸附并富集在吸附剂周围的光催化剂表面上以进行催化转化,因此基于高效多孔吸附材料构筑光催化体系成为光催化转化CO_2的重要研究方向之一.CO_2的循环利用包括吸附和转化两方面,高吸附量的多孔材料是获得CO_2高转化效率的前提.本文首先以多孔材料结构参数及性能指标为主线,对无机多孔材料、金属有机框架材料及微孔有机聚合物材料的研究进展及应用前景进行了评述.通过对多孔材料的改性和新型多孔材料的开发,CO_2的吸附能力得到一定的提升,但是仅仅依靠多孔材料的吸附分离,不能实现CO_2中的碳资源循环.在此基础上,本文重点评述了多孔光催化材料在CO_2光催化转化中的最新研究进展.采用多孔材料与光催化剂结合,可增加材料的比表面积,在界面处暴露更多的活性位点,有利于光催化CO_2转化的进行;同时,通过孔结构和基团调控,可以调控光催化剂的反应活性和产物选择性.特别是金属有机框架材料与微孔有机聚合物材料,改变构建单元的官能团和制备技术还可以实现光谱响应范围的调控,提高太阳光的利用率.大量文献对比发现,引入较高CO_2吸附效率的多孔材料构建光催化体系,CO_2光催化转化的效率及产物选择性显著提高.最后,本文对多孔材料在CO_2光催化转化领域的研究现状与亟待解决的问题进行了剖析,提出了下一步可能的研究方向:(1)提高多孔材料自身的稳定性如耐水性能与光/热稳定性;(2)发展光催化材料在多孔载体的微观组装方法,不影响CO_2吸附效率的前提下提高光催化活性;(3)深入研究多孔光催化材料内部与表面的CO_2转化机理,为进一步提高吸附与转化效率提供理论指导.     

微孔有机聚合物在样品前处理技术中应用的研究进展

微孔有机聚合物（microporous organic polymers,MOPs）是一类由轻元素组成的新型多孔材料,具有骨架密度低、比表面积大、孔尺寸可调控、表面可修饰、化学和物理性质稳定等优点。近年来,MOPs在样品前处理领域展现出巨大的应用潜力。本文综述了MOPs的结构类型及合成方法,以及MOPs在固相萃取、批处理吸附萃取、整体柱和传感膜等样品前处理技术中的应用。     

非金属催化剂在催化环氧化物和CO2合成环状碳酸酯中的研究进展

随着科学技术的进步和工业化的发展,大量化石燃料被消耗,大气中二氧化碳浓度急剧增加,导致温室效应加剧,严重威胁到人类的生存和发展。基于可持续发展的思想,利用储量丰富且廉价的二氧化碳作为 C1资源替代有毒的气体(如一氧化碳和光气等)制备具有广泛应用的环状碳酸酯,不仅满足“绿色化学”的要求,而且符合“原子经济性”的原则。迄今为止,大量用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的催化剂,包括均相催化剂(如金属卤化物、有机碱、离子液体和金属配合物),多相催化剂(如金属氧化物、负载型催化剂、有机聚合物、金属有机框架材料和碳材料等)被报道。其中金属催化剂占主导地位,大多表现出优异的催化活性。然而,目前可供开采的金属矿越来越少,大多数金属的回收再利用率较低,重金属污染日趋严重。因此,开发新型、廉价、绿色、高效、循环性和稳定性好的非金属催化剂具有重要意义。
　　本文主要介绍了近3年以来用于催化二氧化碳和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯的非金属催化剂,主要包括有机碱、离子液体、固载型催化剂、有机聚合物和碳材料等。概括了不同种类催化剂的设计思想及其催化反应机理,重点阐述了分子内以及分子间各种功能基团的协同作用对环加成反应的影响。通过比较发现,具有“C–N=C”结构的有机碱活性相对较高,氢键给体和亲核物质都能与有机碱协同作用提高其催化活性;传统离子液体的活性一般不理想,氢键给体如羟基和羧基的引入有利于促进环加成反应,且多阳离子和多氢键给体功能化的离子液体表现出更高的催化活性;负载型催化剂中,载体和活性组分之间的协同作用有利于加速环加成反应的进行,多种功能基团负载和以共价键方式多层固载能更好地提高催化剂稳定性和催化活性;利用非烯烃化合物制得的活性组分位于主链的多孔有机聚合物,催化活性和稳定性大多高于活性组分位于侧链的烯烃聚合物;碳材料催化剂中,引入不饱和的 N物种(如伯胺和吡啶氮),有利于 CO2的吸附和活化,能促进环加成反应。此外,利用密度泛函的方法,计算模拟催化反应过程,能更好地揭示反应机理,并为设计和制备高效的催化剂提供理论指导。
　　该领域目前面临的重要挑战是研发可以同时实现二氧化碳捕获和转化的新型、环保和高效非金属催化剂,终极目标是利用多孔催化材料在常温和常压下直接捕获工业废气中的二氧化碳,并利用捕获的二氧化碳实现环状碳酸酯的连续生产。基于协同催化的设计思想,利用多种基团功能化的策略合成高效吸附和活化二氧化碳以及开环活化环氧化物的非金属催化剂,有望实现上述目标。     

不对称催化实现的二氧化碳固定直接合成光学活性小分子的最新进展（英文）

固定二氧化碳(CO_2)的工业过程远远落后于人类活动产生的碳排放量.由于二氧化碳是一种丰富、无毒且廉价易得的碳资源,因此开发出将二氧化碳转化为有价值的产品,以实现可持续发展的化学合成是非常有意义的.基于过渡金属催化和有机催化活化CO_2的机理研究,近年来已开发出多种有效的CO_2的不对称化学固定方法.讨论了通过CO_2的不对称化学固定实现的小分子化合物的手性合成的进展.通过阐述催化剂、CO_2和底物之间的相互作用,旨在激发CO_2不对称转化的新型催化系统的设计.     

多孔高分子材料对二氧化碳的捕获与转化

在温和的条件下,运用化学技术进行有效的碳捕获和碳转换是减少人为CO_2排放的重要途径。近年来,多孔有机聚合物(Porous organic polymers,POPs)由于其优异的CO_2吸附性能,被视为最具潜力的CO_2捕获材料而引起了广泛的关注。本文介绍了4种POPs的最新研究进展,包括金属有机骨架材料(Metalorganic frameworks,MOFs)、沸石咪唑酯骨架材料(Zeolitic Imidazolate Frameworks,ZIFs)、共轭微孔聚合物(Conjugated microporous polymers,CMPs)、共价有机骨架材料(Covalent organic frameworks,COFs),并对MOFs和CMPs作为催化剂和吸附剂在室温条件下CO_2的捕获与转化过程的相关实验研究工作进行了综述。     

有机催化基团转移聚合的研究进展

基团转移聚合是20世纪80年代继活性阴离子聚合之后由杜邦公司所开发的一种针对丙烯酸衍生类单体的活性聚合方法.其中,丙烯酸衍生类单体主要包括丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、丙烯酰胺及丙烯腈四大类.基团转移聚合中的链引发与链增长基元反应均为向山-迈克尔加成反应.因此,反应原理上而言碱和酸均可成为该聚合反应的催化剂.在有机小分子催化剂被应用于该聚合方法之前,所用的碱为含立体位阻阳离子的可溶性离子化合物,其中亲核性的阴离子起到催化剂的作用;所用的酸为具有路易斯酸性的金属或过渡金属化合物.2007年以来,有机小分子碱和酸逐渐被应用于基团转移聚合的催化剂,并把该类聚合称为有机催化基团转移聚合.相较于以往的基团转移聚合,有机催化基团转移聚合在聚合物分子量及分子量分布控制、可聚单体的范围、聚合物拓扑结构的控制等方面都有了全新的拓展.本综述主要围绕我们近年来在该领域的工作,从有机强碱催化的基团转移聚合、有机强酸催化的基团转移聚合、基于氢硅烷的新型有机催化基团转移聚合以及聚合机理4个方面对有机催化基团转移聚合领域的最新进展进行论述.     

金属有机骨架材料在二氧化碳加氢中的应用

大气中二氧化碳(CO_2)浓度的急剧增加引起了人们的关注,并提出了许多将CO_2转化为高价值化学品的策略。金属有机框架材料(MOFs)由于其独特的孔隙率、大的比表面积、丰富的孔结构、多活性中心、良好的稳定性和可回收性,可用于二氧化碳的捕获和催化转化。基于晶体多孔材料的金属有机骨架(MOF)设计和合成的各种功能纳米材料可以作为多相催化剂或载体/前体来应对这些挑战。在本文中,笔者将主要关注MOFs在催化二氧化碳加氢领域的最新研究进展,包括催化加氢制备一氧化碳、甲烷、甲酸、甲醇和烯烃,分析了基于MOFs的催化剂的合成方法和提高催化活性的原因。介绍了提高新型MOF材料的催化活性和探索新的CO_2转化可行的策略。讨论了MOF型催化剂在CO_2化学转化中的主要挑战和机遇,对本研究领域中进一步的发展进行了简要的展望。     

基于含羰分子构建与转化的含氮精细化学品清洁合成催化体系研究

碳资源基础产品如烃、醇、CO、CO_2、胺等的清洁、高效转化是实现化学工业可持续发展的基础.含氮精细化学品广泛应用于化学化工领域,其清洁合成一直是催化化学关注的热点问题之一.通过碳资源的高效、清洁转化合成含氮精细化学品对于高效利用碳资源、实现化学化工可持续发展具有重要的意义.而经由羰基中间体构建(烃、醇转化为醛、酮、酸、酯等)和活化转化(C1含羰分子、醛、酮、酸、酯等)合成含氮精细化学品是其中的一条有效的途径,其关键则在于含羰分子构建与转化高性能催化体系的创制.自2008年以来,本课题组一直致力于基于含羰分子构建与转化的含氮精细化学品清洁合成催化体系的构建,并取得了一定进展.本文主要介绍本课题组在基于C1含羰分子催化胺化、基于羰基中间体构建的醇催化胺化以及基于羰基官能团构建与循环的均、多相融合催化体系的建立等方面的研究工作.     

聚芳撑乙炔微孔骨架材料的合成及其气体吸附

有机微孔聚合物（MOPs）在气体存储、吸附分离和非均相催化等领域具有优良性质而广受关注.近年来,聚芳撑乙炔微孔骨架材料的研究成为MOPs领域中的热点.分别以三（4-乙炔基）苯胺、甲基三（4-乙炔基苯基）硅烷、苯基三（4-乙炔基苯基）硅烷为基本构筑单元,通过端炔基氧化均聚的方法,制备了三种聚芳撑乙炔微孔骨架材料,研究了结构组成对制备聚合物孔道性能和气体吸附性能的影响.氮气吸附测试结果表明,聚合物的Brunauer-Emmett-Teller （BET）比表面积的范围在602~715 m²·g^-1.由于骨架中含有富氮基团（三苯胺）以及具有较大的比表面积,在1.13 bar/273 K条件下,聚三（4-乙炔基）苯胺（TEPA-MOP）的CO₂吸附能力为1.59 mmol·g^-1.此外,TEPA-MOP和聚苯基三（4-乙炔基苯基）硅烷（TEPP-MOP）具有优良的选择性吸附性能,对CO₂/N₂的选择性吸附分别是69.9和73.2.聚合物TEPA-MOP具有优异的CO₂/N₂的选择吸附性和适中的CO₂吸附能力,因此将在气体吸附与分离方面具有潜在的应用前景.     

聚丙烯腈树脂基固态胺吸附剂的制备及其对CO_2吸附性能研究

以丙烯腈(AN)为单体,二乙烯苯(DVB)为交联剂,采用悬浮聚合法制备了多孔聚丙烯腈聚合物(PAN),进一步通过胺化反应制备了含有较高密度胺基的固态胺吸附材料.利用N2吸附-脱附等温线、扫描电子显微镜(SEM)、热重分析(TG)等方法表征了吸附材料的结构和形貌.研究了有机胺化试剂类型对所制备的材料结构的影响,以及吸附温度、湿度等对其CO_2吸附性能的影响.研究结果表明,当吸附温度为25°C、流速为30 m L/min、CO_2浓度为10%、有机胺为四乙烯五胺(TEPA)时,固态胺吸附材料PAN-TEPA对CO_2的吸附量可达1.87 mmol/g.水的存在能显著提高PAN-TEPA的吸附量,饱和水蒸气下,其对CO_2的平衡吸附量为2.97 mmol/g.动力学研究发现,Avrami模型能很好地拟合PAN-TEPA在不同温度下的吸附过程,揭示PAN-TEPA对CO_2的吸附过程是物理吸附和化学吸附共同作用的效果.经过10次循环再生吸附后,PAN-TEPA的吸附量仍可以达到初始吸附量的98%.上述研究结果表明,PANTEPA对CO_2具有良好的吸附性能和稳定的再生性能,其在CO_2的捕集方面具有重要的应用前景.     

CO_2催化还原转化为高附加值化学品

CO_2是一种对大气环境有重要影响的温室气体,同时又是一种廉价的碳源.合成氨工业中用NH_3和CO_2反应生成尿素和碳酸氢铵是CO_2大规模利用的典范.近年来研究表明,在高效催化剂的作用下,CO_2可以作为原料参与精细化学品的合成,如CO_2与H_2(或有机硅)和胺反应可以生成N-甲酰胺和N,N-二甲基胺类化合物.同时,CO_2还可以作为原料参与大宗基础化学品的合成,如CO_2用H_2(或有机硅烷)还原可以生成甲(乙)酸,CO_2和H_2在不同反应条件下可以生成低碳烯烃或甲醇等高附加值的化学品,这为CO_2的转化和利用开辟了新途径.本文对近年来CO_2与H_2(或有机硅烷)和胺反应生成N-甲酰胺和N,N-二甲基胺类化合物、H_2(或有机硅烷)还原CO_2生成甲酸、CO_2和H_2生成低碳烯烃和甲醇的一些高效催化剂体系、催化反应工艺条件、催化反应机理等方面的研究进展进行了归纳、评述和展望,以期对开发CO_2催化转化为高附加值化学品的新工艺提供参考.     

镍催化非活化烷基亲电试剂与二氧化碳的直接羧化反应(英文)

二氧化碳是一种储量丰富且廉价易得的可再生性碳一资源。化学工作者建立起来的一系列过渡金属催化的CO_2作为羧化试剂的新反应方法学,成功地将CO_2高效转化成在精细有机合成中有着重要用途的羧酸及其衍生物等高附加值的化学品.CO_2通常作为亲电试剂或环加成底物与各种亲核试剂或含不饱和键的化合物进行反应.最近,过渡金属催化的两种不同亲电试剂的还原交叉偶联反应作为一种构建碳-碳键的直接而有效的新方法受到了研究者的极大关注.此种方法不同于传统的交叉偶联反应,不再使用难以制备且对水和氧敏感的金属有机化合物,原料易得且操作非常简便.其中亲电试剂与CO_2的直接还原羧化反应便是一种合成功能羧酸的更绿色的新方法.Martin课题组之前报道了首例钯催化的芳基溴代物与CO_2的还原羧化反应.Tsuji课题组也发现了反应条件更温和的镍催化的芳基或烯基氯代物与CO_2的直接羧化反应.随后Martin课题组发展了苄基氯代物、芳基或苄基酯、烯丙基酯等一系列亲电试剂直接还原羧化反应.而对于含有β氢的非活化烷基亲电试剂,由于其不易进行氧化加成反应,同时原位形成的烷基金属试剂容易进行β氢消除及二聚等副反应,使得这类底物参与的直接还原羧化反应极具挑战性.最近,Martin课题组在含有β氢的非活化烷基亲电试剂与CO_2的还原羧化反应研究方面取得了突破.使用锰粉作为还原剂,氯化镍乙二醇二甲醚配合物与2,9-二乙基-1,10-邻菲罗啉配体组成的催化体系能有效抑制β氢消除及二聚等副反应,在室温及常压条件下便可高效地将一系列含有β氢的非活化烷基溴代物转化成相应的羧酸.此催化体系的底物适用性很宽,酯基、氰基、缩醛、醛、酮甚至醇羟基和酚羟基等活泼基团都能被容忍.他们应用此反应成功实现了具有生物活性的羧酸小分子化合物的一步合成.虽然确切的反应机理目前还不够清楚,但初步的实验表明催化循环中可能包含一价镍物种参与的单电子转移过程.基于此反应体系,他们随后也实现了包含炔基官能团的非活化烷基溴代物与CO_2的还原环化/羧化串联反应,环状α,β-不饱和羧酸产品的顺反构型可以很容易地通过底物及配体的选择进行控制.总之,Martin课题组发展的镍催化体系在温和条件下实现了含有β氢的非活化烷基亲电试剂与CO_2的还原羧化反应.此反应底物适用性宽,原料易得,操作简便,为合成功能团羧酸提供了一种行之有效的方法.此反应的成功也极大扩展了还原交叉偶联反应的底物适用范围.随着机理研究的深入,更多新型高效的非活化烷基亲电试剂与CO_2的还原羧化反应将会出现.     

芴基共价三嗪骨架聚合物的室温合成和取代基效应研究

高效合成和功能性基团的引入是当前有机微孔聚合物材料研究的热点. 采用强质子酸催化的腈基三聚环化反应, 室温合成制备了一系列带有不同取代基的芴基共价三嗪骨架聚合物(FCTF1～FCTF3), 系统研究了取代基的变化对所得材料光学性能、多孔性能及CO₂吸附能力的影响. 其中乙基取代的聚合物FCTF2具有最高的BET比表面积(621 m²/g)和CO₂吸附能力(1.8 mmol/g, 273 K/1.1 bar). 该研究有助于加深对有机微孔聚合物结构与性能关系的理解, 对该类材料的分子设计有借鉴意义.     

共价有机骨架聚合物(COFs)的应用研究进展

共价有机骨架聚合物(COFs)是一类结晶微孔聚合物,具有优异的孔性质、高的热及化学稳定性和大的比表面积,在气体储存、催化、光电材料等诸多领域中有重要的应用前景,已成为国内外的研究热点。本文主要综述了共价有机骨架聚合物对氢气、甲烷、二氧化碳等气体的吸附与储存,并介绍了共价有机骨架聚合物近几年在非均相催化、光电材料、重金属离子吸附、光催化制氢等方面的应用所取得的重要进展。文章最后总结了当前共价有机骨架聚合物遇到的一些问题,并对该领域未来发展趋势进行了展望。     

过渡金属-氮活性位点在二氧化碳电化学还原反应中的应用

大气中过高的CO_2浓度严重影响自然界的碳循环平衡,对全球气候和生态环境提出了严峻挑战.但同时CO_2作为一种潜在的碳资源,可通过催化转化生成高附加值的化学品. CO_2电化学还原反应(CO_2RR)可利用太阳能、风能等可再生能源产生的电能将CO_2直接转化生成高附加值化学品和燃料,有助于构建"碳中性"的能源循环利用网络,具有极具潜力的应用前景.然而,活化稳定的CO_2分子需克服一定的过电势,且由于反应在水相中进行, CO_2RR与析氢反应互相竞争,因此开发高效、廉价、稳定的催化剂一直是CO_2RR研究的难点.研究表明,含有金属-氮(M-Nx)活性位的催化材料如卟啉、酞菁等大环配合物、金属有机骨架材料以及通过热解法制备的金属-氮-碳(M-N-C)材料具有优异的CO_2RR性能.本文从实验和理论两方面综述了近年来该类材料领域的相关进展,重点介绍了金属位点种类、配体结构、载体选择对催化剂本征活性的影响,并讨论了反应条件优化对CO_2RR性能提升的作用.结合原位表征和理论计算结果探讨了含M-Nx材料反应条件下活性位的结构及反应路径,为合理设计和优化CO_2RR催化剂体系提供了新思路.     

有机催化实现含硫高分子的精确合成

脂肪族含硫高分子是一类重要的功能聚合物材料.催化含硫一碳化合物(氧硫化碳(COS)、二硫化碳(CS2))与环氧化物共聚制备含硫高分子是近年迅速发展起来的合成路线.最近,张兴宏等使用由有机Lewis碱和硫脲构成的无金属催化体系,实现了COS与环氧化合物室温"活性"阴离子共聚,得到了100%交替、头尾结构含量99%、数均分子量近1×105和窄分布(1.13~1.23)的聚单硫代碳酸酯,催化剂活性达112 h-1,揭示了硫脲和Lewis碱分别选择性活化环氧和COS并协同催化共聚的反应机制.     

酞菁锌高效催化以二氧化碳、含氢硅烷和有机胺为原料合成甲酰胺类衍生物（英文）

目前为了有效地利用好CO_2,主要策略有以下几种:(1)"水平途径"——无价态及能量变化,譬如生成尿素、环状碳酸酯、聚碳酸酯及噁唑烷酮类衍生物等;(2)"垂直途径"——有价态及能量变化,譬如直接加氢转化成碳一产品(甲酸、甲醛、甲醇、甲烷)等;(3)"对角线途径"——有价态及能量变化,即结合石油化工原料将CO_2还原生成醇、醚、羧酸、亚胺、酰胺、酯等系列高附加值的精细有机化工产品.其中以二氧化碳和含氢硅烷为原料,通过有机胺的N-甲酰化反应合成甲酰胺类衍生物符合绿色化学和可持续发展的要求.基于仿生催化CO_2分子活化的基本理论,我们借鉴强极性的有机溶剂可有效活化硅氢键的性质,创新性地将廉价易得的酞菁锌(Zn Pc)作为类酶催化剂,并以化学计量的N,N’-二甲基甲酰胺(DMF)为添加剂,构成组分新颖并高效绿色的类酶协同催化体系,实现了在温和反应条件下高效高选择性地合成甲酰胺类衍生物.研究发现:以苯硅烷作为还原剂,当加入0.5mol%Zn Pc和2 mmol DMF,在25 ℃和0.5 MPa下仅需反应6 h,可得到收率为99%的N-甲基甲酰苯胺.更值得注意的是,当以更易得的聚甲基氢硅烷(PMHS)为还原剂时,加入5 mol%Zn Pc和1 mL DMF,在80 ℃和1 MPa下反应8 h,N-甲基甲酰苯胺的收率也高达99%.实验结果表明:添加剂DMF可以通过溶剂化和强极性作用高效活化含氢硅烷中的Si-H键,然后具有亲电性的金属活性中心能够稳定氢负离子生成高活性锌氢中间体.即Zn Pc/DMF之间的协同催化作用能够促进氢化物从含氢硅烷转移到CO_2分子,进而有利于CO_2分子的高效活化.综上所述,利用类酶催化剂反应专一性的特点,通过有机胺的N-甲酰化反应,实现了以CO_2和含氢硅烷为原料在温和条件下甲酰胺类衍生物的绿色高效合成.这对于设计和开发更加高效的催化体系具有一定的指导作用和借鉴意义.     

氨基修饰的金属有机框架Cu_3(BTC)_2的制备及其CO_2吸附性能研究

首先制备了嫁接氨基的均苯三甲酸,同时以其为原料通过溶剂热法合成了金属有机框架材料Cu_3(NH_2BTC)_2,利用XRD、N_2吸附-脱附、热重、红外、原位红外分析等表征手段对吸附剂进行了表征,并通过固定床测量穿透曲线的方法研究其CO_2吸附性能。结果表明,氨基被成功引入Cu_3(BTC)_2骨架中。氨基修饰的Cu_3(BTC)_2对CO_2有着较高的吸附容量,在10 kPa,50℃的条件下CO_2吸附量为1.41 mmol/g,这源于材料对于CO_2同时存在着物理吸附和化学吸附。