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广工大罗荣昌等JMCA综述当金属l [复制链接]

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成果简介

近日,广东工业大学轻工化工学院罗荣昌副教授课题组在英国皇家化学会期刊JournalofMaterialChemistryA上发表综述并被选为封面论文(FrontCover),题为“RecentadvancesonCO2captureandsimultaneousconversionintocycliccarbonatesoverporousorganicpolymershavingaccessiblemetalsites”(J.Mater.Chem.A,,8,-)。本综述系统总结了金属基多孔有机聚合物(metal-POPs)在CO2吸附以及转化到环状碳酸酯的应用,并指出该领域所面临的主要挑战。

综述思路

在众多CO2资源化利用的技术路线中,CO2与环氧化合物通过环加成反应生成环状碳酸酯是最有前途和最有效的固定CO2的方法之一。作者通过对大量金属催化体系的仔细分析并发现:拥有路易斯酸性的金属活性中心(Lewisacidicmetalactivesites)与含卤亲核试剂(nucleophilichalogenanions)之间的协同活化环氧化物模式可以用来解释催化效率提高的原因,并为在温和条件下CO2活化及转化指明了方向。随后作者重点介绍了金属基多孔有机聚合物(metal-POPs)的结构设计和合成,总结了三种主要的合成策略:

后金属化修饰策略(Post-syntheticmetalationstrategy);

金属配合物导向缩聚策略(Metalloligand-orientedpolycondensationstrategy);

金属离子诱导聚合策略(Metal-ion-mediatedpolymerizationstrategy)。

在此基础上,揭示了该类聚合物材料在金属催化CO2环加成反应中结构—性质之间的关系,包括材料比表面积、孔隙结构、金属位点密度及其可达程度等影响催化活性的关键因素。

综上所述,若在多孔有机聚合物结构中引入若干亲CO2的结构单元(如包括氮、膦,氟和氧在内的杂原子、金属离子、阴阳离子单元)能够有效地增强材料本身对CO2的吸附能力,从而改善催化剂的催化性能。通过调控金属中心的种类和空间结构,优化孔道结构,促进环氧化物或CO2分子的活化,以提高金属活性中心与底物分子的可达性,以增强反应传质效率和提高催化性能。因此,设计合成具有多功能位点的金属基多孔有机聚合物可以构建均相催化与多相催化的桥梁,从而实现催化剂高活性、可达性以及循环稳定性的高效耦合,为设计和制备出具有工业应用前景的功能催化材料指明了方向。

论文详情

RecentadvancesinCO2captureandsimultaneousconversionintocycliccarbonatesoverporousorganicpolymershavingaccessiblemetalsitesRongchangLuo*(罗荣昌,广东工业大学),MinChen,XiangyingLiu,WeiXu,JiayiLi,BaoyuLiuandYanxiongFangJ.Mater.Chem.A,,8,-

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