脂肪族聚碳酸酯——二氧化碳共聚物的性能及应用

介绍了由二氧化碳与环氧化的共聚合成的脂肪族聚碳酸酯的性能及应用。包括其合成进展，结构及物性、生物降解能力、热降解机理及热稳定性的提高，共混改性及应用，以及在其它方面的一些应用等。     

呋喃甲基缩水甘油醚/二氧化碳共聚物的Diels-Alder反应

利用呋喃环侧基与单烯化合物所发生的Diels-Alder( DA)环加成反应,大幅度降低呋喃环在共聚物中的含量,从而制备出空气氛下稳定性较好的二氧化碳共聚物.研究发现DA反应的环加成程度越高,呋喃甲基缩水甘油醚/二氧化碳共聚物(PFGEC)的空气稳定性越好,当环加成程度超过70％时,可以得到稳定产物.DA反应条件对环加...     

杂环羧酸锌类配合物催化二氧化碳与环氧化合物的三元共聚反应

以2-呋喃甲酸锌(FCA-Zn)、2-噻吩甲酸锌(TCA-Zn)和2-吡啶甲酸锌(PCA-Zn)三种杂环羧酸锌为催化剂,以环氧丙烷(PO)、马来酸酐(MA)和丁内酯(GBL)为第三单体,催化CO2和氧化环己烯(CHO)三元共聚反应,得到脂肪族聚碳酸酯。采用1H-NMR和FT-IR表征了聚合物结构,用GPC测定了聚合物的分子量。所采用催化剂均对三元共聚反应有一定的催化活性,第三单体参与了聚合反应,实现了二氧化碳的三元共聚。     

戊二酸锌体系催化合成二氧化碳基聚碳酸酯研究进展

二氧化碳(CO2)是一种无毒无害、性质稳定、可再生的C1资源.近年来,以CO2为原料合成的CO2基聚酯受到了广泛关注.其中,戊二酸锌催化CO2和环氧化物共聚生成聚碳酸酯成为CO2高值转化的途径之一(特别是戊二酸锌催化CO2和环氧化物共聚,包括引入酸酐、环酯等三元共聚).我们综述了近年来戊二酸锌催化CO2基聚合反应的研究进展,对催化剂发展、结构、活性和产物性能等进行了系统的总结,分析了戊二酸锌催化剂在聚合反应过程中的优势和不足,最后对戊二酸锌催化剂的发展、挑战等进行了展望分析.     

二氧化碳与环氧化合物共聚催化剂研究进展

二氧化碳是一种廉价、低毒、资源丰富的可用于有机合成的理想原料。由二氧化碳和环氧化合物共聚合成的脂肪族聚碳酸酯具有生物可降解性。自1969年井上祥平等发现二氧化碳和环氧化合物通过共聚反应合成脂肪族聚碳酸酯以来,利用二氧化碳制备高分子材料一直备受人们注目。该过程的关键是寻找具有高选择性的高效催化剂,三十余年来通过各国科学家的不懈努力已取得了不少成果,本文对其研究的最新进展进行了综述。     

二氧化碳与环氧化合物的三元共聚反应

用二氧化碳与环氧化合物共聚合反应制备脂肪族聚碳酸酯,是近几年化学利用二氧化碳研究的重要课题之一.其中最受关注的是二氧化碳与环氧丙烷共聚制备聚碳酸丙烯酯(PPC)和二氧化碳与环氧环己烷共聚制备聚碳酸环己烯酯(PCHC).但是,PPC和PCHC的热性能和力学性能欠佳,限制了它们的规模化生产与应用.利用二氧化碳与环氧化合物进行三元共聚是改善二氧化碳共聚物材料热性能和力学性能的有效途径之一,本文对此项研究的新进展进行了综述.     

可降解的CO2基共聚物的研究进展

随着社会的发展,二氧化碳的排放量逐年增加,大量二氧化碳进入大气层,一方面加剧了温室效应,另一方面浪费了碳资源.人们研究捕捉、固定二氧化碳的技术,希望减少二氧化碳的排放并充分利用这一潜在的＂碳源＂.进行化学反应是利用二氧化碳的一种方法[1-2].二氧化碳化学性质稳定,通常与活性高的物质才能反应.1969年,日本井上祥平教授[3]开     

二氧化碳与环氧化物共聚催化剂研究进展

二氧化碳是主要的温室气体,也是最丰富的C1资源.利用二氧化碳与环氧化物共聚生成可生物降解的聚碳酸酯是目前研究的热点之一.就目前的研究情况而言,二氧化碳与环氧化物共聚反应存在的主要问题是催化效率低、催化剂成本高、反应条件苛刻、共聚物产率较低以及催化剂分离复杂等.我们分类综述了二氧化碳与环氧化物共聚的新型催化体系,并探讨了各类催化体系的优缺点,对二氧化碳的资源化利用具有重要的应用价值.     

二氧化碳-氧化环己烯共聚物的合成和热性能研究

采用三元催化剂(Y(Cl3COO)3-ZnEt2-glycerin)催化二氧化碳与氧化环己烯共聚反应,制备了高分子量二氧化碳与氧化环己烯共聚物(PCHC).8 h内催化剂平均活性达到11.8 kg polymer/mol Zn,PCHC主链上碳酸酯单元含量大于95%,数均分子量达到7.0×104.研究了PCHC的玻璃化转变温度和分子量的关系,当PCHC的数均分子量(Mn)低于8.5×104时,玻璃化转变温度(Tg)随Mn增加而升高;Mn高于8.5×104时,Tg对Mn的依赖性不大.当PCHC的分子量充分高时,其玻璃化转变温度可以达到120℃,PCHC的自由体积特征常数K=1.91×105.研究了聚合物分子量对其热稳定性的影响,结果表明提高分子量有利于提高PCHC的热分解温度.通过实施聚合反应和后处理,三元催化剂转化为相应的金属氧化物(主要为氧化锌)残留在聚合物中,采用Kissinger方法得到纯PCHC(除去金属氧化物)的热分解表观活化能约为199.9 kJ/mol,含金属氧化物(Zn含量4400×10-6)PCHC的热分解表观活化能下降为143.9 kJ/mol.因此氧化锌能够促进PCHC的热降解,减少PCHC中氧化锌的含量有利于改善PCHC的耐热性能.     

立构规整性二氧化碳共聚物:从无定型到结晶性材料转变

二氧化碳与环氧烷烃交替共聚制备降解性聚碳酸酯是重要的绿色聚合反应之一.尽管二氧化碳共聚物的工业化已经具备了一定基础,但却受制于材料性能、品种单一等问题,发展十分缓慢.先前发展的二氧化碳基聚碳酸酯是非晶且玻璃化转变温度较低,存在高温强度迅速变差等问题.通过立构规整性聚合使碳酸酯单元在主链上有序排列可能是该类聚合物结晶的主要途径.本文重点介绍了二氧化碳与环氧烷烃的立构规整性聚合方面的最新研究进展,包括高立构规整性催化剂的设计,以及结晶性二氧化碳基聚碳酸酯的创制工作.     

A Biomass-Ligand-Based Ru(III) Complex as a Catalyst for Cycloaddition of CO2 and Epoxides to Cyclic Carbonates and a Study of the Mechanism

Aiming highly efficient conversion of greenhouse gas CO₂ to cyclic carbonates, a biomass Ru(III) Schiff base complex catalyst ( SalRu ) was constructed by employing a derivative of Lignin degradation (5-aldehyde vanillin). The SalRu catalyst had a remarkable conversion for epoxides into corresponding cyclic carbonates even at atmospheric pressure of CO₂ without the presence of co-catalyst. As the condition at 120 °C and 2 MPa CO₂ the conversion reached to 94 % with selectivity at 99 % after 8 h. 32 % cyclic carbonate production was obtained even under 0.2 MPa CO₂ pressure. The epoxide activation and ring opening, CO₂ insertion and cyclic carbonate formation were illuminated explicitly through the of characteristic absorption peaks changing, which further providing direct and visual evidence for the mechanism proposing. This study has important theoretical significance for the comprehensive utilization of environmental pollutants and energy.     

CO2加氢直接制取二甲醚的研究

ＣＯ２加氢直接制取二甲醚的研究葛庆杰黄友梅１）邱凤炎李树本（中国科学院兰州化学物理研究所兰州７３００００）关键词二氧化碳催化加氢二甲醚铜催化剂分类号Ｏ６４３．３２二氧化碳在地球上含量极丰富，且随着工业的发展而日益增长．同时二氧化碳含量的日益增多，会加...     

仿生多孔 MgO-TiO2合成及其光催化 CO2还原性能

研究表明, MgO能够活化吸附在其表面的 CO2分子,促进 HCO3–的生成,而在 H原子存在的条件下, HCO3–为 CO2光催化还原为碳氢化合物和 CO的活性中间体. CO2为对称的直线型分子,在化学反应中表现出极高的稳定性,成为阻碍人工光合作用发展的重要因素.在设计新型光催化剂时,复合 MgO可能会有效提高催化剂的活性.绿色植物的叶片结构或茎中存在大量尺寸不一的多孔结构,以利于植物生命活动(包括光合作用和呼吸作用)过程中气体的有效扩散和水分、营养物质的运输. TiO2因其良好的化学稳定性、无毒且成本低廉,在人工光合成领域得到广泛的研究.因此,本文以空心菜杆为模板, TiO2为主体催化剂,应用溶胶-凝胶法,通过调节 MgO的含量合成了一系列仿生多孔结构的 MgO-TiO2复合物.
　　样品的 X射线衍射、X射线光电子能谱和高分辨透射镜表征结果证明,生物模板空心菜杆在550oC下煅烧5 h之后可被完全移除,且 MgNO3分解为 MgO,生成 TiO2-MgO复合物.从扫描电镜中可观察到,以空心菜杆为模板合成的 MgO-TiO2,模板的空心管状结构得以保持,在长度和宽度上有一定程度的皱缩.横截面和纵截面图说明样品很好地复制了空心菜杆的导管和筛管组成的多孔结构.同时N2吸附-脱附结果表明,样品中存在3–5 nm的介孔结构.同时我们发现,由于 MgO的加入,0.05% MgO-TiO2复合物的比表面积比 TiO2减少了18%,之后随着 MgO含量的增加, MgO-TiO2复合物的比表面积呈下降趋势.标准状况下,测试了样品对 CO2的吸附量.结果表明,随 MgO含量的升高,吸附量先增加后减小,且 MgO-TiO2复合物的吸附量为 TiO2的1.3–1.8倍.结合样品比表面积及原位红外光谱测试结果,说明样品的 CO2吸附量受 MgO的含量与样品的比表面积双重因素的影响. CO2吸附包括物理吸附和化学吸附,而且对于同种样品,吸附量与样品比表面积正相关.当 MgO-TiO2复合物的比表面积随着 MgO含量的增加而减小时, CO2吸附量却先增加后减小,表明 MgO的加入极大地促进了 CO2的化学吸附.以 MgO-TiO2复合物作为光催化剂将 CO2和 H2O还原为 CH4. CH4的总产量随着光照时间的增加而增加,10 h后的总产量随着 MgO含量的升高先增加后减少,与样品的 CO2吸附量的变化趋势相似但不完全相同.与 TiO2(6.5μmol/g)相比, MgO-TiO2复合物样品催化作用下的 CH4的最终产量均增大,活性最好的0.2% MgO-TiO2(18.7μmol/g)的产量达到了它的2.88倍,说明 MgO对 CO2具有活化作用,且活化后的 CO2更容易生成 CH4.综合结果表明, CO2在催化剂表面的吸附量、电子的表面迁移、反应活性位点等因素共同决定了催化剂的光催化活性.     

双功能离子液体的合成及二氧化碳捕集性能

采用两步法合成了新型功能化离子液体1-甲氧基乙基-3-甲基咪唑甘氨酸([C_3O_1mim][Gly]),并研究了其对CO_2的吸收性能.利用核磁共振、红外光谱及热重分析等手段进行表征,验证了该离子液体的结构,且发现其具有较高的热稳定性.对比单乙醇胺(MEA),考察了[C_3O_1mim][Gly]在不同温度下对CO_2的捕集能力,结果表明,[C_3O_1mim][Gly]在40℃下的吸收容量可达1.26 mol CO_2/mol IL,远高于MEA,这表明[C_3O_1mim][Gly]对CO_2具有良好的吸收能力,吸收容量随着温度升高而降低.该离子液体同时具有良好的循环稳定性,进行5次吸收解吸操作后仍可保持较高的CO_2吸收量.对该离子液体吸收CO_2进行了动力学研究,结果表明,Pseudo-second-order模型能够较好地描述该吸收过程.     

共聚物在聚合物共混体系中的增容作用Ⅱ.接枝共聚物和无规共聚物

在不相容的聚合物共混体系中加入共聚物作为增容剂可以有效地改善两相间的界面状况，得到力学性能优良的合金材料。本文主要讨论接枝共聚物和无规共聚物在聚合物共混体系中的增容作用和增容机理。     

二氧化碳与环氧化物共聚催化剂

综述了二氧化碳与环氧化物共聚催化剂方面的研究进展，重点介绍了90年代后期出现的新型高效率的高位阻型催化剂。