具有酸碱双功能属性的配位聚合物的合成及其催化CO_2和环氧氯丙烷环加成反应的性能研究

【摘要】：近几十年来，人们越来越意识到大气中的CO2对全球气候变暖产生的影响。同时，我们知道CO2又是地球上储量最丰富、最廉价的绿色可再生C1资源。因此CO2的资源化利用成为了科研工作者们的研究重点。其中将CO2和环氧化物环加成反应合成环状碳酸酯是最具有前景、最吸引人的方法之一。但是，目前所报道的催化剂大多需要溶剂、助催化剂以及高压等苛刻的反应条件。 金属-有机配位聚合物是由金属离子和有机配体自组装而形成的一类新型晶体材料，因其独特的性质被广泛的应用于气体存储、手性分离、传感及催化等领域。尤其是这类材料具有较大的比表面积、孔道结构多样性及可调性，同时在设计合成过程中能够同时引入功能化的有机配体和金属离子中心。因此金属-有机配位聚合物是一类优良的酸碱双功能属性的催化剂材料。本课题的主要研究内容是通过选用含有三级胺的有机配体1-(4-苯基羧酸)-2,5-二甲基，1-氢-吡啉-3,4-二甲酸（H3pdcd）合成得到具有酸碱双功能属性的金属-有机配位聚合物。并将这种具有酸碱特性的金属-有机配位聚合物应用在常压条件下催化CO2环加成反应中。 1．在溶剂热条件下，通过选用含有三级胺的有机配体1-(4-苯基羧酸)-2,5-二甲基，1-氢-吡啉-3,4-二甲酸设计合成得到两种一维链状的金属-有机配位聚合物，[Ni(OH)(H2pdcd)(H2O)2]·DMF (1)和[Co(OH)(H2pdcd)(H2O)2]·DMF (2)。 2．通过NH3-TPD-MS、吡啶吸附红外光谱和CO2的选择性吸附实验证明了我们合成得到的化合物1、2同时具有酸性和碱性。由于金属-有机配位聚合物的酸碱特性，将其在无需溶剂、助催化剂及常压的条件下催化CO2和环氧氯丙烷环加成合成环状碳酸酯。实验表明在72h、100oC的最优反应条件下，化合物1和2的氯丙烯碳酸酯的收率分别能够达到88%和87%。 3.利用Cd(NO3)2和有机配体H3pdcd在溶剂热条件下得到二维层状的金属-有机配位聚合物[Cd(pdcd)(C2H5OH)]。经过一定的预处理，配位的乙醇分子能够脱去从而使其具有酸碱特性。