锌、钴双金属复合催化剂合成环状碳酸酯反应的研究

Research on the synthesis of cyclic carbonate by zinc and cobalt bimetallic composite catalysts

摘要

利用二氧化碳（CO₂）合成环状碳酸酯是一种高效的CO₂捕获与转化方法，其合成路径的优化与催化剂的研发成为当前研究的重点之一。针对这一方法，采用静电纺丝技术与原位生长法，在高温碳化的过程中合成了一系列不同锌（Zn）、钴（Co）比例的双金属复合催化剂（Zn-Co/C）。通过形貌、结构及化学成分等表征分析发现，Zn、Co主要以金属氧化物与单质的形式存在于催化剂中。将合成的催化剂分别应用于两步合成环状碳酸酯与一步串联合成环状碳酸酯的反应中。在苯乙烯环氧化和CO₂环加成2个反应中，研究了不同Zn、Co比例的催化剂在性能上的差异，发现当金属比为1∶1时，催化性能最佳。进一步将Zn-Co/C应用于苯乙烯一步合成环状碳酸酯反应中发现，在最优反应条件下碳酸苯乙烯酯（SC）转化率为53%，并根据以上实验结果推测了反应机理。

Abstract

The synthesis of cyclic carbonates using carbon dioxide (CO₂) is an efficient method for CO₂ capture and conversion, and the optimization of the synthesis pathway and the discovery of catalysts have become one of the focuses of current research. To focus on this method, a series of bimetallic composite catalysts (Zn-Co/C) with different ratios of zinc (Zn) and cobalt (Co) were synthesized by using the electrostatic spinning technology with in-situ growth method during high temperature carbonization. By characterization and analysis of morphology, structure and chemical composition, Zn and Co were mainly present in the catalyst in the form of metal oxides and monomers. The synthesized catalysts were applied to the reactions of two-step synthesis of cyclic carbonates and one-step tandem synthesis of cyclic carbonates, respectively. The differences in performance of catalysts with different Zn and Co ratios were investigated in two reactions, styrene epoxidation and CO₂ cycloaddition. The best catalytic performance was found when the metal ratio was 1∶1. Zn-Co/C was further applied to the one-step synthesis of cyclic carbonate from styrene in a reaction with 53% conversion of styrene carbonate (SC) under optimal reaction conditions. The reaction mechanism was also speculated based on the above experimental results.

Graphical abstract

关键词

CO₂转化与利用 / 双金属催化剂 / 环状碳酸酯 / CO₂环加成反应 / 串联反应

Key words

CO₂ conversion and utilization / bimetallic catalyst / cyclic carbonate / CO₂ cycloaddition / tandem reaction

目前，CO₂大规模排放引起的温室效应问题日益严峻，人们面临着全球温度升高、冰川融化、森林火灾等问题，因此，科学家积极响应“双碳”战略号召，探索在减少CO₂排放的同时，增加CO₂转化与利用的途径，以共同迎接全球气候变化挑战^[1-2]。其中，通过化学反应将CO₂转化为高附加值化工产品是一种重要的转化途径，实现了CO₂的高效利用。这一举措不仅有助于资源再利用，还可以改善生态环境，为缓解全球气候问题做出巨大贡献^[3-4]。

利用CO₂生成环状碳酸酯是一种高效且环保的固碳策略。环状碳酸酯是一种有机碳酸酯，具有高沸点、高溶解性、低毒性及高化学稳定性等特点，在萃取分离、化妆品和锂电池电解液等领域广泛应用^[5-6]。近年来，研究者主要关注2种环状碳酸酯的合成途径：1) 环氧化物与CO₂的环加成反应；2) 烯烃与CO₂串联催化一步合成^[7]。值得注意的是，CO₂环加成反应具有100%原子利用率和高效的催化效率。Gao等^[8]合成胍基修饰的UiO-66，在90 ℃、标准大气压CO₂，并存有四丁基溴化铵(TBAB)的条件下，UiO-66-Gua_0.2(s)可实现97%的碳酸氯丙烯酯的产率，然而，环氧化物制备成本较高，毒性大且不易储存，限制了该反应的进一步应用。为了克服这些问题，研究者从环氧化物的前体——烯烃出发，利用CO₂与烯烃串联催化一步合成环状碳酸酯，这种方法具有低毒性和高原子经济性的特点。Abassian等^[9]合成了DFNS/Pt(Ⅱ)作为催化剂，并将其应用于烯烃与CO₂合成环状碳酸酯的反应中，产率高达97%。虽然该反应具有较高的应用价值，但目前仍处于实验室阶段，尚需进一步的实验研究以推动其向工业化生产的转化。

在CO₂环加成反应的研究中，Zn催化剂因可作为Lewis酸性位点，能够有效吸附和活化环氧化物，从而加速其开环过程而备受关注^[10-11]。Zn催化剂不仅提升了反应的效率，还提高了产物的选择性。同时，Co催化剂具有强氧化性，在苯乙烯环氧化反应中也引起了广泛关注。Co催化剂能够高效催化苯乙烯的环氧化，使得苯乙烯在温和条件下顺利完成环氧化，进而提高了反应的转化率和产物的选择性^[12]。当Zn和Co复合催化时，Zn的Lewis酸性位点与Co的强氧化性相互补充，使得CO₂环加成反应和苯乙烯环氧化反应的调控更加灵活，从而进一步提升了催化反应的整体性能。

基于前述研究，本文中采用原位生长法将Zn、Co双金属有机骨架(MOF)负载到聚丙烯腈(PAN)纳米纤维，经高温碳化后合成不同系列Zn、Co负载量的复合催化剂。对催化剂的形貌、结构及化学成分等进行表征，以探究双金属催化剂的作用方式，将其应用于苯乙烯环氧化、CO₂环加成以及烯烃与CO₂合成环状碳酸酯反应中，比较单金属催化剂与双金属催化剂在性能上的差异，进一步探索不同金属比例的催化剂对催化性能的影响，并根据实验结果对反应机制进行推测。

1 实验部分

1.1 试剂

聚丙烯腈(PAN，Mw = 80 000)，昆山鸿昱塑胶有限公司；N,N-二甲基甲酰胺(DMF)、乙酸锌均为分析纯，福晨（天津）化学试剂有限公司；六水硝酸钴(99.99%)、氧化苯乙烯(SO，98%)、苯乙烯(99%)、四丁基溴化铵(TBAB，AR)、环氧溴丙烷(97%)、环氧氯丙烷(99.5%)、1，2-环氧己烷(96%)、1，2-环氧丁烷(99%)、环氧丙烷(99%)，上海阿拉丁生化科技有限公司；2-甲基咪唑(98%)，上海麦克林生化科技股份有限公司；叔丁基过氧化氢(t-Bu-O-O-H，TBHP 70%)，阿法埃莎（中国）化学有限公司；乙腈、乙酸乙酯、甲醇均为分析纯，国药集团化学试剂有限责任公司。

1.2 催化剂制备

1.2.1 Zn-Co/C制备

将PAN加入DMF中，在80 ℃条件下搅拌6 h，配制质量分数为10%的PAN溶液。依次将0.439 g乙酸锌和0.582 1 g六水硝酸钴加入4 g DMF中，并调节溶液pH为5~6，随后加入10 g质量分数为10%的PAN溶液，搅拌12 h，得到Zn-Co/PAN纺丝溶液。设置纺丝电压为15 kV，距离为20 cm，时间为3 h，收集淡紫色薄膜即Zn-Co/PAN纤维膜。将2-甲基咪唑溶于甲醇溶液中，搅拌0.5 h，配置为前驱体溶液。将0.1 g Zn-Co/PAN浸入上述甲醇溶液中，于室温下反应24 h，洗涤干燥后，合成载有Zn/Co-MOF的复合纤维膜(ZIF-8/ZIF-67/PAN)。在氮气(N₂)气氛下，将ZIF-8/ZIF-67/PAN膜加热至600 ℃，维持1 h，形成碳纤维膜Zn-Co/C（物质的量比为1∶1）。在控制金属总物质的量不变的前提下，通过调节Zn和Co在纺丝液中的投料比例，得到物质的量比分别为100∶1、50∶1和10∶1的Zn-Co/C碳纤维膜。

1.2.2 Co/C制备

将Zn-Co/PAN纺丝溶液中的金属盐，全部替换为等物质的量的六水硝酸钴，后续制备方法与Zn-Co/C制备方法相同。

1.2.3 Zn/C制备

将Zn-Co/PAN纺丝溶液中的金属盐，全部替换为等物质的量的乙酸锌，后续制备方法与Zn-Co/C制备方法相同。

1.3 催化剂表征

材料的表观形貌通过型号为Phenom Pro的扫描电子显微镜(SEM)观察，加速电压为10 kV，放大倍数为20 000倍。材料的内部结构、晶格参数和元素分布通过型号为TALOS F200透射电子显微镜(TEM)结合能量色散X射线谱(EDS)进行详细探究。功能团和化学键信息的分析采用Nexus 670型号的傅里叶变换红外光谱仪(FT-IR)，通过溴化钾压片测试，测试范围为400~4 000 cm^-1。材料晶体的结构及物质组成通过Rigaku Ultima Ⅳ型号的X射线衍射仪(XRD)进行分析，2θ = 5°~75°。材料表面的元素种类及其化学状态通过K-Alpha型号的X射线光电子能谱(XPS)测定，测试条件包括：全谱扫描通能为150 eV，步长1 eV；窄谱扫描通能为50 eV，步长0.1 eV。金属含量的分析使用Agilent 7800 (MS)型号的电感耦合等离子体质谱仪(ICP-MS)进行。材料表面酸碱度的评估通过AutoChem Ⅱ 2920型号的程序升温化学吸附仪完成，测试温度范围为80~600 ℃。

1.4 实验方法

1.4.1 苯乙烯环氧化反应

在高温平行反应仪中研究催化剂在苯乙烯环氧化反应中的催化性能。依次向反应管中加入乙腈3.905 g、催化剂50 mg、TBHP 4.65 g、苯乙烯0.902 g，然后将反应管放入平行反应仪中。在80 ℃条件下反应8 h。反应结束后，用乙酸乙酯进行萃取，使用气相色谱仪(GC)与气相色谱-质谱联用仪(GC-MS)分析反应液，评估催化剂的催化活性。

1.4.2 CO₂环加成反应

向50 mL的高温高压反应釜中依次加入催化剂60 mg、TBAB 0.5 mmol、溶剂39 mmol和SO 5.27 g。待反应釜密封后，用高纯度CO₂进行气氛置换，在140 ℃条件下反应8 h。待反应结束后，采用GC与GC-MS对反应液进行分析。

1.4.3 苯乙烯合成碳酸苯乙烯酯

在50 mL高压反应釜中进行苯乙烯与CO₂合成环状碳酸酯的反应。使用Zn-Co/C作为催化剂，TBAB与TBHP作为助催化剂，乙腈作为溶剂，进行苯乙烯转化合成SC的反应。反应结束后对产物进行检测分析。

2 结果与讨论

2.1 催化剂表征

通过XRD测试对材料的晶体结构和组成进行分析，结果如图1所示。从图中可以观察到Zn/C在35.2°处的衍射峰对应于ZnO的(101)晶面，Co/C在44.3°处的衍射峰对应Co的(111)晶面。在碳化过程中，金属会被C还原，从而形成Zn单质和Co单质。而Zn-Co/C在5°~75°的范围内未观察到明显的衍射峰，这是由形成的晶体高度分散导致的。

通过SEM测试对材料微观形貌进行表征，结果如图2所示。可以看到，材料中Zn/PAN、Co/PAN和Zn-Co/PAN表面较为光滑，且均为一维纤维形貌。经原位生长，3种材料仍可维持纤维结构。高温碳化处理后，Zn/C、Co/C与Zn-Co/C均保持纤维形貌，未发生明显断裂，说明所制备材料结构较为稳定。

通过TEM测试表征Zn-Co/C的微观结构，结果如图3所示。从图中发现，材料表面生长了大量的小颗粒，并通过高分辨率图像(HR-TEM)证明纤维表面存有大量纳米粒子，晶格间距分别为0.25、0.26 nm，对应于ZnO的(101)和(002)晶面。元素分布图分析发现：碳(C)、氮(N)、氧(O)、Zn、Co 5种元素均匀分布在材料中。通过ICP-MS测试结果可知，在Zn-Co/C中Zn、Co质量占比分别为6.56%和3.93%（表1）。

图4为3种材料的FT-IR测试结果。从Zn-Co/C、Co/C和Zn/C 3种材料的谱图中均可以发现位于3 420 cm^-1处的特征峰，可归因于O—H键拉伸振动吸收；在2 920、2 850 cm^-1处的特征峰是由CH₂中C—H键拉伸振动所致；在1 600 cm^-1处的特征峰缘于N—H键的面内变形振动；位于1 270、817 cm^-1的特征峰为C—O键和C—H键振动所致。Zn-Co/C和Zn/C的光谱图中同时出现了在577 cm^-1和430 cm^-1处的特征峰，这些峰缘于Zn—O键的晶格振动，由此说明Zn已引入材料中。Zn-Co/C和Co/C光谱图中，1 040、670 cm^-1处特征峰是Co—O键的晶格振动所致，同样说明Co已引入材料中^[13-14]。

通过XPS能谱分析材料表面的元素及其价态，结果如图5所示。XPS全谱图显示了Co/C和Zn/C 2种材料均含有C、N、O 3种元素以及其相应的金属元素(Zn、Co)。在Zn-Co/C的XPS全谱图中，同时发现C、N、O以及Zn和Co 5种元素的存在，这表明实验成功地将Zn和Co引入了材料中[图5(a)]，这一结果与元素分布结果一致。图5(b)显示了O 1s的XPS图谱，3种材料中均有2个特征峰，分别位于531.6、533.6 eV处，这些峰对应于金属-氧(O_lat)和吸附氧(O_ads)^[15]，与FT-IR结果一致，表明材料主要以金属氧化物的形式存在。Zn/C和Zn-Co/C中Zn存在2种价态：Zn²⁺(1 022.2 eV，1 045.3 eV)和Zn⁰(1 023.9 eV，1 047.2 eV)^[16]。Zn⁰是由在碳化过程中C还原了Zn²⁺生成[图5(c)]。从图5(d)可以观察到，在Co/C中Co以Co⁰ (778.6 eV，793.3 eV)、Co²⁺(781.8 eV，797.1 eV)和Co³⁺(780.2 eV，794.3 eV)的形式存在，并伴有卫星峰(786.5 eV，802.3 eV)^[17]。表明Co也发生了C还原反应。对Co的峰面积进行积分，Co⁰的比例较大，表明单质Co较多，与XRD测试结果一致。Zn-Co/C的Co 2p的XPS图谱显示Co主要以Co²⁺和Co³⁺的价态存在，表明在Zn和Co的作用下，Co的配位环境发生改变，使得Co的氧化态升高，化合价也随之增加，从而表现出Co³⁺的形式。

NH₃-TPD测试结果如图6(a)所示。在200 ℃时，Zn-Co/C比Zn/C和Co/C曲线更高，表明其含有较多的弱酸性位点。在200~500 ℃范围内，Zn-Co/C的解吸曲线一直高于Zn/C和Co/C，表明Zn-Co/C含有更多的中强酸性位点。当温度达到550 ℃时，Zn-Co/C产生了一个新的解吸峰，这是因为在高温条件下，NH₃被高价态的Co分解，从而导致新的解吸峰产生^[18]。CO₂-TPD的测试结果显示[图6(b)]，CO₂-TPD曲线在100、300、500 ℃附近出现了3个明显的解吸峰，这些峰值反映了材料中弱碱性、中碱性和强碱性位点的分布。其中，Zn-Co/C展现了较多的弱碱性位点以及最多的强碱性位点，而Zn/C则表现出较多的中碱性位点。

2.2 催化剂活性

2.2.1 苯乙烯环氧化反应

苯乙烯环氧化反应会生成苯甲醛(BA)、SO等多种物质，其中SO的合成至关重要，因为它是合成目标产物SC的关键中间体。基于此，反应条件的优化显得尤为重要。

在探索催化剂性能时，本文进行了系列实验，具体数据如表2所示。首先，不加入催化剂时，苯乙烯的转化率仅为6%（序号1）。采用Zn/C进行不同催化剂用量实验（序号2—4）。结果显示，当催化剂用量从20 mg增加到80 mg时，转化率虽有所增加，但并不明显，SO的选择性发生显著改善，因此，将催化剂用量确定为50 mg。随后，采用Co/C进行实验，苯乙烯转化率超过90%，但SO的选择性不足10%。综合以上实验结果分析，Zn对于SO具有较高的选择性，但苯乙烯的转化率较低，Co对于该反应的表现与之相反。因此，将Zn、Co双金属复合后进行研究（序号6—8）。实验结果显示，Zn与Co物质的量比为50∶1时，在该反应中的表现和Zn/C基本保持一致；当Zn与Co物质的量比为10∶1时，苯乙烯的转化率提升至29%，SO的选择性也随之提高；当Zn与Co物质的量比达到1∶1时，苯乙烯的转化率提升至45%，但SO的选择性出现降低（降低至68%）。当再次增加Co的物质的量时，苯乙烯的转化率提升，SO的选择性下降。综上，当Zn与Co物质的量比为1∶1时，协同作用效果最佳，能够实现SO的高产率，并在该反应中实现了产物选择性调控。

经过6次循环实验，发现Zn-Co/C在苯乙烯环氧化反应中表现稳定，转化率和选择性均保持较高水平，表明该催化剂具备一定的循环利用潜力，可重复使用（图7）。

图8详细描述了苯乙烯和TBHP在Zn-Co/C催化剂作用下的合成路径及其反应机制^[19-20]。首先，TBHP在催化剂上被吸附并活化，导致O—O键断裂，并且叔丁基自由基(t-Bu-O*)发生脱落，同时金属活性中心被氧化(M^Ⅱ→M^Ⅲ)。其次，经由TBHP的作用，形成了M^Ⅲ-O-O-Bu-t活性中间体，并释放了水分子。随后，这个活性中间体吸附了苯乙烯，并与其末端的C发生反应，导致碳碳双键(C\stackrel{}{̿}C)作用减弱。C原子与活性中心的O原子成键，同时t-Bu-O*脱附。最终，生成的SO从反应体系中脱附，金属中心也被还原(M^Ⅲ→M^Ⅱ)。若体系中TBHP过量，则生成的SO可能会继续氧化合成BA、BAs及其他副产物。

2.2.2 CO₂环加成反应

以SO为底物，探索了所制备的系列催化剂对于CO₂环加成反应的影响。在不加入催化剂条件下，SO的转化率仅为23% [图9(a)]。当使用Zn/C和Co/C单金属催化剂时，该反应的转化率分别升高到42%与32%，SC的选择性超过99%。当采用Zn-Co/C作为催化剂时，苯乙烯转化率发生明显提升（提升至52%），说明Zn-Co双金属催化剂在该反应中，表现出卓越的协同催化效应。乙腈作为溶剂[图9(b)]与DMF作溶剂进行比较，结果显示，乙腈对反应转化率的影响小于2%，表明溶剂对催化活性的影响较小。

将Zn、Co双金属复合后进行系列研究，结果如图10所示。从图中可知当Zn与Co物质的量比达到1∶1时，催化活性最高，提升至52%。相较于Zn/C转化率提升了10%，与Co/C相比提升了20%。进一步证明Zn-Co双金属复合催化剂在反应过程中发挥了高效的协同催化作用，加速了反应进程。

针对Zn-Co/C催化剂在不同环氧化物上的催化活性展开了研究（图11）。结果显示，以环氧丙烷和环氧丁烷作为底物时，催化反应的产率高达99%，原因是其具有较为简单的结构与较低的沸点，更有利于反应发生。环氧溴丙烷和环氧氯丙烷的产率均大于90%，表明吸电子取代基(Br、Cl)有助于反应进行。相比之下，环氧丙基苯基醚和环氧己烷的结构相较于前述底物更为复杂，且支链较长，因此其产率分别降至63%与36%。由于环氧环己烷的空间位阻较大，与催化剂接触受限，因此产率仅为12%。

经循环实验发现，Zn-Co/C的催化性能在前3次实验中较为稳定，未发生显著降低，但进行第4次循环实验时，SO转化率骤降至34% [图12(a)]，并在后续的循环中，转化率维持在32%，相较于第1次循环实验催化性能降低了20%，因此，本文对循环后的催化剂进行表征，以探究催化性能显著降低的原因。图12(b)为催化剂循环前后的SEM图，可以观察到循环后的催化剂表面覆盖一层均匀的小颗粒。从XRD图谱中发现，催化剂在44.2°处生成新的衍射峰，对应于C的(111)晶面[图12(c)]。FT-IR测试结果表明，循环后的催化剂，其结构未产生显著变化[图12(d)]。综合上述实验结果，催化性能降低的原因可能是反应后的催化剂未清洗干净，导致部分产物残留在表面，使得活性位点减少，从而影响了催化性能。

在Zn-Co/C催化剂参与SO与CO₂的环加成反应时，本文对其反应机制进行推测，如图13所示^[21-22]。首先，Zn-Co/C催化剂吸附并活化SO，使得C—O键的作用减弱；TBAB亲核攻击SO的C—O键，导致其断裂，并且SO开环。随后，CO₂分子被催化剂吸附并活化，氧负离子(O^-)攻击CO₂中的C原子。CO₂插入开环的SO中，形成环状碳酸酯中间体。最后，环状碳酸酯闭环并从催化剂表面脱附，并伴随催化剂的再生，整个CO₂环加成反应完成。图13中，蓝色柱代表BA的选择性，绿色柱代表SO的选择性，红色柱代表SC的选择性，紫色柱代表其他产物的选择性，黄色折线代表苯乙烯的转化率。

2.2.3 烯烃与CO₂合成环状碳酸酯

由于Zn-Co/C双金属催化剂在上述两个反应中均表现出较高的催化活性，因此，在本节实验中，将该催化剂应用于苯乙烯与CO₂串联催化合成SC的反应中，通过探索最佳的反应条件，得到较高的SC产率，各优化结果如图14所示。

在反应条件为100 ℃和1.5 MPa的CO₂压力下，利用TBAB与TBHP作为助催化剂，乙腈作为溶剂，进行10 h的反应。结果显示，苯乙烯转化率大于70%，但主产物为SO，且目标产物SC的产率小于10%。即使将反应时间提升到15 h，SO仍作为主产物，SC产率提升也不明显，表明当反应温度为100 ℃时，增加反应时间对SC产率的影响较小。随后，将反应温度升至120 ℃，发现苯乙烯已反应完全，但仍然以SO为主产物。同样延长反应时间至10 h后，SO的产率下降，BA的产率增加，但SC的产率未显著提高。以上实验结果表明，在120 ℃条件下，苯乙烯环氧化反应已成功进行，有大量SO生成，但未有效地转化为SC，导致SC的产率较低，因此，下一步实验将围绕如何提升SC产率进行。由于苯乙烯已被完全转化，因此须对氧化剂TBHP的投料量进行调控。当TBHP投料量减至1 mL时，虽然苯乙烯转化率降至60%，但对于SO与SC的选择性均有所提升。在此基础上，将反应温度升至140 ℃，发现苯乙烯的转化率与SC的选择性均大幅提升，苯乙烯的转化率已超过90%，对于SC的选择性接近60%，由此表明，在140 ℃时，Zn、Co双金属发挥了高效的协同催化作用，使得SC的产率发生显著提升。探究反应时间为4、6、8、10、12 h时对催化性能的影响，发现当反应时间为10 h时，具有最高的SC产率，将反应时间延长至12 h时，催化性能改善并不明显，由此确定最佳的反应时间为10 h。

在最佳反应条件下，对Zn-Co/C的循环性能进行考察，结果如图15所示。催化剂在6次循环实验后，苯乙烯的转化率仍保持在80%以上，SC的选择性有所降低，但仍维持到40%，表明该催化剂具有一定的循环稳定性。

对Zn-Co/C催化苯乙烯与CO₂合成SC的反应机制进行了推测（图16）^[23-25]。该反应分为两步进行：1) 苯乙烯在催化剂的作用下发生环氧化反应，得到SO；2) SO与CO₂在催化剂的作用下发生环加成反应，得到SC。由于在本反应中，SO为中间产物，只有保证在第一步反应中生成足量的SO，才能有充足的底物参与CO₂环加成反应，从而生成更多的SC。

3 结论

本文利用静电纺丝技术、原位生长与高温碳化相结合的方法，成功制备了碳纤维负载不同Zn、Co比例的复合催化剂。通过XRD、XPS、TEM等表征手段，证实了Zn和Co主要以金属氧化物的形态均匀分散于催化剂中。将所制备的催化剂进行苯乙烯环氧化和CO₂环加成反应，研究发现，当金属Zn与Co的物质的量比为1∶1时（即Zn-Co/C催化剂），呈现出卓越的催化性能，这主要是由于Zn、Co在反应中能够有效地提升底物的转化率以及产物的选择性，充分体现了双金属的协同催化作用。利用Zn-Co/C探索了苯乙烯与CO₂合成SC的最佳反应条件，实验结果表明，当反应温度为140 ℃，以乙腈为溶剂、TBHP和TBAB作助催化剂，并在1.5 MPa的CO₂压力下进行反应时，苯乙烯的转化率高达94%，SC的选择性超过50%。基于实验数据，本文中提出了可能的反应机制。综上所述，本研究成果为利用CO₂合成环状碳酸酯提供了新的策略，对于实现CO₂的利用和环状碳酸酯的绿色生产具有重要意义。

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基金资助

内蒙古自治区自然科学基金项目(2020LH02005)

内蒙古自治区自然科学基金项目(2023MS02011)