羟基功能化有机材料的构筑及其催化性能研究

摘要

随着温室气体剧增对地球生命系统构成威胁，对于二氧化碳（CO₂）的减排、替代、捕捉与转化受到各国的重视．目前，CO₂作为反应物应用在与环氧化合物环加成生成环碳酸酯是CO₂转化领域中最有前景的途径，生成的环碳酸酯可作为高沸点的极性溶剂、锂电池电解液等投入应用．有机多孔聚合物（POP）具有合成方式多样、高比表面积、低密度、高孔隙率、结构可调等优异性能，且引入合适的官能团可以更好地提高固定CO₂的能力，所以将其作为催化CO₂与环氧化物环加成反应的非均相催化剂有着不错的前景．以3,3'-二羟基联苯胺（DB）和四（4-甲酰基苯基）乙烯（TPE）为单体通过溶剂热法制备了DB-TPE-POP，通过红外光谱、¹³C固体核磁共振波谱、氮气吸脱附曲线和扫描电子显微镜等表征，证实了DB-TPE-POP的成功制备，并将其应用在CO₂与1,2-环氧丁烷的环加成反应，转化率为85%，产物选择性达到99%．之后进行底物拓展，发现空间位阻对环加成反应有重要的影响，空间位阻越大，反应转化率越低；以卤素元素作为取代基的底物转化率均达到86%以上，说明DB-TPE-POP对这类底物催化效果优异．总体上看，不同的环氧化合物均有不错的转化率，并且产物选择性均在99%以上，证实DB-TPE-POP对CO₂环加成反应具有优良的普适性．最后探讨其催化机理，表明羟基是CO₂环加成反应中重要的活性位点．

关键词

有机多孔聚合物 / 二氧化碳 / 环加成 / 环碳酸酯