【摘 要】
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近年来,二氧化碳(CO_2)排放带来了严重的环境问题,如何遏制其持续恶化迫在眉睫。同时,CO_2气体又是一种廉价、丰富和可再生的C1资源,可转化为重要的精细化学品,如环碳酸盐、2-噁唑烷酮、环状碳酸酯等。由于CO_2自身的热力学稳定性和化学惰性,其活化往往需要高温、高压等苛刻条件。因此,发展温和、绿色、高效的催化体系是非常必要的。基于此,本文设计并制备了一系列负载在有机多孔聚合物的银基纳米催化剂,
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近年来,二氧化碳(CO2)排放带来了严重的环境问题,如何遏制其持续恶化迫在眉睫。同时,CO2气体又是一种廉价、丰富和可再生的C1资源,可转化为重要的精细化学品,如环碳酸盐、2-噁唑烷酮、环状碳酸酯等。由于CO2自身的热力学稳定性和化学惰性,其活化往往需要高温、高压等苛刻条件。因此,发展温和、绿色、高效的催化体系是非常必要的。基于此,本文设计并制备了一系列负载在有机多孔聚合物的银基纳米催化剂,并将其应用于CO2转化反应中,以实现其在温和条件下的绿色催化转化。首先,我们以三醛基间苯三酚和4,4’-二氨基二苯基甲烷为原料合成了共价有机聚合物Tp MDA,再通过化学还原法将银纳米粒子负载于Tp MDA上制备了Ag/Tp MDA催化剂,并将其应用于CO2与炔丙胺经环化羰基化合成2-噁唑烷酮的反应中。Ag/Tp MDA催化剂展现了优异的催化活性和稳定性。表征结果表明,由于Tp MDA丰富的孔道结构和表面官能团,能够高度分散并有效限域Ag纳米粒子,使其粒径仅为2.8 nm,同时能够锚定Ag纳米粒子,从而提高其稳定性。同时,通过CO2物理吸附和拉曼反射光谱探究其反应机理,提出了Ag/Tp MDA吸附CO2和活化炔丙胺中碳碳三键的催化机制。然后,我们以三醛基间苯三酚和三聚氰胺为单体,通过席夫碱缩合反应合成了Tp Tt,其包含丰富的N原子,不仅能够作为CO2吸附位点,还可作为Ag纳米粒子锚定位点。再以其为载体,通过化学还原法制备了Ag/Tp Tt催化剂,并将其应用于CO2与炔丙醇环化羰基化合成烷叉环状碳酸酯的反应中。在温和的条件下,高效合成了一系列烷叉环状碳酸酯。通过CO2物理吸附、1H核磁共振等表征对催化剂性能和反应机理进行了探究,提出了Ag/Tp Tt和1,8-二氮杂二环[5.4.0]十一碳-7-烯(DBU)的协同催化机制。最后,我们以三聚氰胺和2,4,6-三(4-醛基苯氧基)-1,3,5-三嗪为原料合成了一种共价三嗪聚合物(CTP-TPT),再利用化学还原法制备了Ag/CTP-TPT催化剂,并将其应用于CO2与炔丙醇和伯胺三组分环化羰基化合成噁唑烷酮的反应中,显示出了优异的催化活性和普适性。通过表征发现CTP-TPT具有丰富的孔道结构,有效提高了Ag纳米粒子的分散性,使其具有优异的催化活性。
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