论文部分内容阅读
为解决CO2的过量排放所造成的温室效应,化学固定CO2转化为高附加值的基础化学用品引起了研究者的关注。环氧化物与CO2生成环状碳酸酯,不仅可以解决大气中CO2过多含量的问题,同时该反应也符合绿色化学的概念,原子利用率为100%。然而CO2极为惰性,需要催化剂促进反应的进行。而目前催化剂普遍存在活性低,需辅助催化剂,不宜分离,反应条件苛刻等问题。本文提出单位面积有效功能基团浓度、有效功能基团活性以及载体的比表面积及形貌结构的方式来提高催化活性,改善催化性能。首先,从增加单位面积有效功能基团聚集度的角度出发,制备了单位点多基团的非均相离子液体催化剂。通过三乙烯二胺与1,4-二溴丁烷反应制备单个位点具有4倍的功能基团数目的离子液体,后固载到聚苯乙烯微球上。反应产率随着温度、时间、初始压力以及用量的升高而升高,在最优条件下（150℃,CO2初始压力1.4 MPa,反应3 h以及使用催化剂[PS-BiDABCO-OH]Br4 0.31 g）,合成环状碳酸酯的产率为95.8%,选择性为98.2%。同时还可以提高有效功能基团的活性从而提高催化效率。将大位阻二环己胺接枝到氯甲基化聚苯乙烯微球上,环己烷的空间位阻与供电子性减弱了阴阳离子键的相互作用,提高催化效率。结果表明大位阻[PS-MCH]Br较[PS-DMEA]Br催化产率提高20%。系统性研究了催化环加成反应的最优条件,温度是影响催化效率的重要因素,反应温度由110℃提升至135℃时,PC的产率由73.8%升高到98.8%。在135℃,CO2初始压力1.0 MPa,反应3 h以及催化剂用量1.0 mol%,合成PC产率最高,为98.8%。催化剂在低温低压时保持好的催化效率,在96°C、初始CO2压力0.5 MPa、11 h以及用量1.0 mol%的反应条件下,在循环5次后,PC产率≥75%,选择性≥98%。不仅可以改善功能基团,也可以优化载体的比表面积及形貌结构。通过乳液聚合方法,制备了不同比表面积的介孔二乙烯基苯-聚苯乙烯微球,氯甲基化后接枝不同离子液体。探讨了催化剂比表面积与孔容积成正比的关系。比较了不同离子液体的催化性能,[PS-DMEA-OH]Br催化性能最高,130℃,CO2初始压力1.2 MPa,时间2.5 h以及催化剂用量0.45 mol%,催化环加成产率为94.0%。测试了温度、压力对催化剂活性的影响。催化剂[PS-DMEA-OH]Br在最优条件下（150℃,CO2初始压力1.2 MPa,时间2.5 h以及催化剂用量0.45 mol%）合成PC产率最高为99.5%,选择性为99.6%。