CO2催化轉(zhuǎn)化合成環(huán)狀碳酸酯及n-甲基胺類化合物的研究.pdf

1、二氧化碳是溫室氣體的主要組分，也是一種廉價(jià)易得的碳氧資源，因此二氧化碳的綜合利用受到了越來(lái)越多的關(guān)注,二氧化碳的活化和化學(xué)轉(zhuǎn)化是綠色化學(xué)領(lǐng)域中最重要的研究。解決環(huán)境污染問(wèn)題方面，利用CO2合成高附加值的化學(xué)品具有重要意義。實(shí)現(xiàn)二氧化碳的有效轉(zhuǎn)化一直是研究者致力于解決的問(wèn)題，也是綠色化學(xué)與催化領(lǐng)域具有挑戰(zhàn)性的課題。同時(shí)，生物柴油是清潔可再生能源，可以替代日漸減少的石油。因此，將生物柴油的副產(chǎn)物甘油轉(zhuǎn)化成高附加值的化學(xué)品具有重要的科學(xué)意義。

2、在眾多甘油轉(zhuǎn)化技術(shù)中，甘油與CO2合成甘油碳酸酯是最經(jīng)濟(jì)環(huán)保的路線。N-甲基或N，N-二甲基胺類化合物是N-烷基化胺類化合物的重要組成部分，以二氧化碳為甲基化碳源、氫氣為還原劑進(jìn)行N-甲基或者N，N-二甲基胺類化合物制備具有更為優(yōu)良的經(jīng)濟(jì)性和環(huán)境友好性。本研究對(duì)二氧化碳活化，催化劑的設(shè)計(jì)及其轉(zhuǎn)化為目標(biāo)產(chǎn)物碳酸甘油酯及N-甲基或者N，N-二甲基胺類化合物進(jìn)行了詳細(xì)的研究，并取得如下主要研究結(jié)果:
　　(1)研究了甘油與CO2的羰基化

3、合成甘油碳酸酯的反應(yīng)。以金屬氧化物做催化劑，2-氰基吡啶為脫水劑的條件下，二氧化碳分子可以與甘油分子發(fā)生反應(yīng)生成甘油碳酸酯，而且CeO2的活性最高。有趣的是研究發(fā)現(xiàn)在無(wú)金屬氧化物催化劑存在下，2-氰基吡啶也可以活化CO2分子與甘油反應(yīng)生成碳酸甘油酯。然而，3-氰基吡啶與4-氰基吡啶卻不能活化CO2。FTIR及理論計(jì)算的結(jié)果證實(shí)氰基吡啶的立體結(jié)構(gòu)具有較大影響，2-氰基吡啶能與CO2上的N和O原子形成五元環(huán)中間體，使CO2被活化，然后與甘油

4、反應(yīng)生成甘油碳酸酯，但3-，4-氰基吡啶不能形成這樣的五元環(huán)結(jié)構(gòu)。此外，還討論了反應(yīng)條件的影響，隨著CO2壓力和反應(yīng)溫度的不斷提高，甘油碳酸酯的產(chǎn)率也不斷增加，最高可達(dá)18.7％。
　　(2)合成了PdGa/TiO2納米催化劑，并討論了其在N-甲基苯胺與CO2于H2存在條件下反應(yīng)合成N，N-二甲基的催化活性。結(jié)果表明:PdGa/TiO2具有比Pd/TiO2更好的催化活性，在優(yōu)化的反應(yīng)條件下(180℃，4 MPa H2，6 MPa