
Citation: Ruqun Guan, Xiaoming Zhang, Fangfang Chang, Nan Xue, Hengquan Yang. Incorporation of flexible ionic polymers into a Lewis acid-functionalized mesoporous silica for cooperative conversion of CO2 to cyclic carbonates[J]. Chinese Journal of Catalysis, 2019, 40(12): 1874-1883. doi: S1872-2067(19)63340-1

Lewis酸功能化介孔氧化硅限域柔性离子液聚合物协同催化CO2与环氧化合物环加成反应
本文利用介孔氧化硅材料表面易修饰、比表面积高和孔道易引入客体单元的特性,首先以阳离子表面活性剂CTAB为模板,通过预缩聚的策略将磺酸根基团引入到孔道表面,与ZnBr2进行离子交换后,得到Lewis酸功能化的介孔氧化硅材料.然后,通过浸渍和热引发自由基聚合的方法将咪唑基线性离子液聚合物引入到材料孔道内,得到孔道限域离子液柔性聚合物和表面镶嵌Lewis酸单元的双组分催化剂.由于介孔孔道的空间限域作用和柔性聚合物的半“自由”性,在纳米尺度空间内可增强两种活性组分间的协同催化性能.在环氧丙烷的环加成反应中(110℃和2MPa CO2条件下),所制备的双组分催化剂(转化率和选择性>99%)表现出优于单组分催化剂(转化率分别为4.5%和80%)和单组分催化剂混合物(转化率83%)的反应活性.同时,在相同反应条件下,向Lewis酸功能化氧化硅材料中后加入聚合离子液的反应体系转化率为96%,相较原位引入聚合离子液的方法仍有差距,这主要是由于离子液聚合物不能完全进入到孔道与Lewis酸中心接触造成的.因此,所制备的双组分催化剂的优异性能可能与增强的协同催化能力相关.由于聚合物链的缠绕作用和介孔孔道的限域作用,该双组分催化剂也具有较好的循环使用性能,循环使用4次后仍能得到85%的转化率.该研究进一步揭示了利用纳米孔限域空间可促进多组分位点协同催化,可能拓展至其它协同型催化剂的制备与应用.
English
Incorporation of flexible ionic polymers into a Lewis acid-functionalized mesoporous silica for cooperative conversion of CO2 to cyclic carbonates
-
-
[1] Q. Liu, L. P. Wu, R. Jackstell, M. Beller, Nat. Commun., 2015, 6, 5933.
-
[2] M. Aresta, A. Dibenedetto, A. Angelini, Chem. Rev., 2014, 114, 1709-1742.
-
[3] C. Martín, G. Fiorani, A. W. Kleij, ACS Catal., 2015, 5, 1353-1370.
-
[4] A. J. Hunt, E. H. K. Sin, R. Marriott, J. H. Clark, ChemSusChem, 2010, 3, 306-322.
-
[5] H. Büttner, L. Longwitz, J. Steinbauer, C. Wulf, T. Werner, Top. Curr. Chem., 2017, 375, 50.
-
[6] R. R. Shaikh, S. Pornpraprom, V. D'Elia, ACS Catal., 2018, 8, 419-450.
-
[7] A. Decortes, A. M. Castilla, A. W. Kleij, Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 9822-9837.
-
[8] T. Ema, Y. Miyazaki, J. Shimonishi, C. Maeda, J. Hasegawa, J. Am. Chem. Soc., 2014, 136, 15270-15279.
-
[9] V. D'Elia, H. l. Dong, A. J. Rossini, C. M. Widdifield, Sai V. C. Vummaleti, Y. Minenkov, A. Poater, E. Abou-Hamad, J. D. A. Pelletier, L. Cavallo, L. Emsley, J. M. Basset, J. Am. Chem. Soc., 2015, 137, 7728-7739.
-
[10] A. Barthel, Y. Saih, M. Gimenez, J. D. A. Pelletier, F. E. Kühn, V. D'Elia, J. M. Basset, Green Chem., 2016,18, 3116-3123.
-
[11] L. H. Yang, H. M. Wang, ChemSusChem, 2014, 7, 962-998.
-
[12] B. H. Xu, J. Q. Wang, J. Sun, Y. Huang, J. P. Zhang, X. P. Zhang, S. J. Zhang, Green Chem., 2015, 17, 108-122.
-
[13] F. W. Li, L. F. Xiao, C. G. Xia, B. Hu, Tetrahedron Lett., 2004, 45, 8307-8310.
-
[14] K. Wu, T. Su, D. M. Hao, W. P. Liao, Y. C. Zhao, W. Z. Ren, C. L. Deng, H. Y. Lv, Chem. Commun., 2018, 54, 9579-9582.
-
[15] M. North, B. D. Wang, C. Young, Energy Environ. Sci., 2011, 4, 4163-4170.
-
[16] O. V. Zalomaeva, A. M. Chibiryaev, K. A. Kovalenko, O. A. Kholdeeva, B. S. Balzhinimaev, V. P. Fedin, J. Catal., 2013, 298, 179-185.
-
[17] C. A. Trickett, A. Helal, B. A. Al-Maythalony, Z. H. Yamani, K. E. Cordova, O. M. Yaghi, Nat. Rev. Mater., 2017, 2, 17045.
-
[18] H. M. He, J. A. Perman, G. S. Zhu, S. Q. Ma, Small, 2016, 12, 6309-6324.
-
[19] K. Huang, J. Y. Zhang, F. J. Liu, S. Dai, ACS Catal., 2018, 8, 9079-9102.
-
[20] Y. Xie, T. T. Wang, X. H. Liu, K. Zou, M. W. Q. Deng, Nat. Commun., 2013, 4, 1960.
-
[21] J. Chen, M. M. Zhong, L. Tao, L. N. Liu, S. Jayakumar, C. Z. Li, H. Li, Q. H. Yang, Green Chem., 2018, 20, 903-911.
-
[22] X. Y. Ma, B. Zou, M. H. Cao, S. L. Chen, C. W. Hu, J. Mater. Chem. A, 2014, 2, 18360-18366.
-
[23] F. D. Bobbink, D. Vasilyev, M. Hulla, S. Chamam, F. Menoud, G. Laurenczy, S. Katsyuba, P. J. Dyson, ACS Catal., 2018, 8, 2589-2594.
-
[24] G. K. Cui, J. J. Wang, S. J. Zhang, Chem. Soc. Rev., 2016, 45, 4307-4339.
-
[25] Z. Z. Yang, Y. N. Zhao, L. N. He, RSC Adv., 2011, 1, 545-567.
-
[26] F. D. Bobbink, P. J. Dyson, J. Catal., 2016, 343, 52-61.
-
[27] X. P. Zhang, X. C. Zhang, H. F. Dong, Z. J. Zhao, S. J. Zhang, Y. Huang, Energy Environ. Sci., 2012, 5, 6668-6681.
-
[28] M. V. Zakharova, F. Kleitz, F. G. Fontaine, ChemCatChem, 2017, 9, 1886-1890.
-
[29] X. F. Wang, N. G. Akhmedov, Y. H. Duan, D. Luebke, B. Y. Li, J. Mater. Chem. A, 2013, 1, 2978-2982.
-
[30] Q. Su, Y. Q. Qi, X. Q. Yao, W. G. Cheng, L. Dong, S. S. Chen, S. J. Zhang, Green Chem., 2018, 20, 3232-3241.
-
[31] W. Zhang, Q. X. Wang, H. L. Wu, P. Wu, M. Y. He, Green Chem., 2014, 16, 4767-4774.
-
[32] X. C. Wang, Y. Zhou, Z. J. Guo, G. J. Chen, J. Li, Y. M. Shi, Y. Q. Liu, J. Wang, Chem. Sci., 2015, 6, 6916-6924.
-
[33] Y. Liu, W. G. Cheng, Y. Q. Zhang, J. Sun, S. J. Zhang, Green Chem., 2017, 19, 2184-2193.
-
[34] W. L. Wang, C. Y. Li, L. Yan, Y. Q. Wang, M. Jiang, Y. J. Ding, ACS Catal., 2016, 6, 6091-6100.
-
[35] M. L. Ding, H. L. Jiang, ACS Catal., 2018, 8, 3194-3201.
-
[36] B. Aguila, Q. Sun, X. L. Wang, E. O'Rourke, A. M. Al-Enizi, A. Nafady, S. Q. Ma, Angew. Chem. Int. Ed., 2018, 57, 10107-10111.
-
[37] Q. Sun, B. Aguila, J. A. Perman, N. T. K. Nguyen, S. Q. Ma, J. Am. Chem. Soc., 2016, 138, 15790-15796.
-
[38] S. Jayakumar, H. Li, L. Tao, C. Z. Li, L. N. Liu, J. Chen, Q. H. Yang, ACS Sustainable Chem. Eng., 2018, 6, 9237-9245.
-
[39] Y. J. Chen, R. C. Luo, Q. H. Xu, J. Jiang, X. T. Zhou, H. B. Ji, ChemSusChem, 2017, 10, 2534-2541.
-
[40] W. L. Wang, Y. Q. Wang, C. Y. Li, L. Yan, M. Jiang, Y. J. Ding, ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, 5, 4523-4528.
-
[41] C. Y. Li, W. L. Wang, L. Yan, Y. Q. Wang, M. Jiang, Y. J. Ding, J. Mater. Chem. A, 2016, 4, 16017-16027.
-
[42] B. Li, S. Y. Bai, X. F. Wang, M. M. Zhong, Q. H. Yang, C. Li, Angew. Chem. Int. Ed., 2012, 51, 11517-11521.
-
[43] H. Chang, Q. S. Li, X. M. Cui, H. X. Wang, C. Z. Qiao, Z. W. Bu, T. Lin, Mol. Catal., 2018, 449, 25-30.
-
[44] L. Y. Jing, X. M. Zhang, R. Q. Guan, H. Q. Yang, Catal. Sci. Technol., 2018, 8, 2304-2311.
-
[45] J. Wei, Z. K. Sun, W. Luo, Y. H. Li, A. A. Elzatahry, A. M. Al-Enizi, Y. H. Deng, D. Y. Zhao, J. Am. Chem. Soc., 2017, 139, 1706-1713.
-
[46] J. Liu, S. Z. Qiao, J. S. Chen, X. W. Lou, Chem. Commun., 2011, 47, 12578-12591.
-
[47] T. Y. Cheng, Q. K. Zhao, D. C. Zhang, G. H. Liu, Green Chem., 2015, 17, 2100-2122.
-
[48] X. M. Zhang, S. M. Lu, M. M. Zhong, Y. P. Zhao, Q. H. Yang, Chin. J. Catal., 2015, 36, 168-174.
-
[49] Y. Xie, Z. F. Zhang, T. Jiang, J. L. He, B. X. Han, T. B. Wu, K. L. Ding, Angew. Chem. Int. Ed., 2007, 46, 7255-7258.
-
[50] J. Peng, Y. Yao, X. M. Zhang, C. Li, Q. H. Yang, Chem. Commun., 2014, 50, 10830-10833.
-
[51] W. L. Wang, L. F. Cui, P. Sun, L. J. Shi, C. T. Yue, F. W. Li, Chem. Rev., 2018, 118, 9843-9929.
-
[52] L. F. Xiao, F. W. Li, J. J. Peng, C. G. Xia, J. Mol. Catal. A, 2006, 253, 265-269.
-
-

计量
- PDF下载量: 7
- 文章访问数: 1072
- HTML全文浏览量: 116