新型Co-或Zn-MOFs的制備及對CO2與環(huán)氧化物耦合反應(yīng)的催化性能.pdf

1、利用環(huán)境友好的CO2為原料制備具有商業(yè)價值的化合物具有誘人的前景，但是由于CO2反應(yīng)活性低要發(fā)生反應(yīng)需要克服較高的能量勢壘，然而高活性底物可能更容易克服它的能量勢壘,再加上催化劑進一步降低反應(yīng)的活化能，這樣就能使CO2與反應(yīng)底物順利的發(fā)生反應(yīng)。環(huán)氧化物是高活性的起始原料，因此CO2固定轉(zhuǎn)化研究最廣泛的就是CO2與環(huán)氧化物發(fā)生耦合反應(yīng)生成環(huán)狀碳酸酯。
　　本論文探索出兩種新的路易斯酸堿一體化的催化體系并將其用于催化CO2與環(huán)氧化物耦

2、合反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯。第一部分采用溶劑熱法合成了含有四配位鈷和游離氨基的鈷基金屬有機框架化合物(Co-MOF)，并通過X-ray單晶，粉末XRD，TGA，F(xiàn)TIR和N2吸附/脫附對其結(jié)構(gòu)進行了詳細的表征。對于Co-MOF催化的CO2與環(huán)氧化物的耦合反應(yīng)，詳細考察了不同的反應(yīng)參數(shù)對催化活性的影響，包括反應(yīng)溫度、CO2壓力、助催化劑用量、反應(yīng)時間等。經(jīng)過優(yōu)化反應(yīng)參數(shù)在100℃，2 MPa，6 h的反應(yīng)條件下碳酸丙烯酯的產(chǎn)率達到98％。Co-

3、MOF對二氧化碳和其它環(huán)氧化合物耦合作用也表現(xiàn)出優(yōu)良的催化性能，具有很好的普適性。同時該催化劑也有較好的的循環(huán)穩(wěn)定性能，重復(fù)使用三次后催化活性沒有顯著的降低。基于實驗結(jié)果提出了該催化體系可能的反應(yīng)機理。
　　第二部分同樣采用溶劑熱法成功合成了含有四配位和六配位兩種鋅及游離氨基的鋅基金屬有機框架化合物(Zn-MOF)，并通過一系列如 X-ray單晶，PXRD，TGA，F(xiàn)TIR，N2吸附/脫附，CO2吸附和XPS對其結(jié)構(gòu)進行了詳細的表

4、征。在溫和和無溶劑條件下Zn-MOF對CO2與環(huán)氧化物耦合反應(yīng)具有高催化活性、高選擇性和高穩(wěn)定性。隨后對影響催化活性的反應(yīng)參數(shù)進行了系統(tǒng)的研究，包括反應(yīng)溫度、CO2壓力、Zn-MOF催化劑用量、反應(yīng)時間等，在90℃，1 MPa，6 h的反應(yīng)條件下碳酸丙烯酯的產(chǎn)率達到92%。Zn-MOF對二氧化碳和其他環(huán)氧化合物的耦合反應(yīng)表現(xiàn)出很好的普適性，并且該催化劑也表現(xiàn)出很好的循環(huán)穩(wěn)定性，重復(fù)使用六次后催化活性沒有明顯的降低。針對實驗現(xiàn)象和催化劑的