本文關(guān)鍵詞：金屬酞菁—碳化氮復(fù)合材料催化二氧化碳化學(xué)固化制備環(huán)狀碳酸酯

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【摘要】：從上個世紀(jì)開始,二氧化碳在大氣中不斷增長的濃度逐漸成為媒體中報道的一個熱點話題,現(xiàn)在大氣中二氧化碳濃度是386 ppm,遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過了工業(yè)革命前的280 ppm,這勢必會導(dǎo)致全球氣溫上升,引起溫室效應(yīng)。二氧化碳是一種儲量豐富,低廉,可再生的碳資源和環(huán)境友好型的化學(xué)試劑,對化學(xué)家來說,它是有機合成的重要原料,因此相比于捕獲、儲存CO_2,將其轉(zhuǎn)化為有用的化學(xué)品似乎更具有經(jīng)濟意義。其中一個比較有效的方法就是利用CO_2和環(huán)氧化合物的環(huán)加成反應(yīng),化學(xué)固化制備環(huán)狀碳酸酯,該反應(yīng)的原子利用率為100%,生成的碳酸酯可以用作極性的非質(zhì)子溶劑,鋰離子電池的電解液,以及合成聚碳酸酯和聚氨酯的中間體等。但是目前用于這一催化反應(yīng)的催化劑大部分活性低,分離困難或合成路線復(fù)雜。因此,本文采用了一種高溫?zé)峤夥?在氮氣條件下,通過直接煅燒二氰二胺和不同金屬酞菁的混合物,得到雙功能的親核-親電催化劑金屬酞菁 碳化氮復(fù)合材料,即[MPc/g-C_3N_4(M=Co,Cu)],并采用不同的表征方法,如XPS、FT-IR、XRD等來確定是否成功合成了該催化劑。在無溶劑、無助催化劑條件下,用金屬酞菁 碳化氮復(fù)合材料作催化劑,考察了二氧化碳與環(huán)氧氯丙烷化學(xué)固化制備環(huán)狀碳酸酯的反應(yīng)條件。研究發(fā)現(xiàn),480℃下煅燒的MPc/g-C_3N_4催化活性最高,130℃下反應(yīng)24 h,分別用CoPc/g-C_3N_4-480(0.66)與CuPc/g-C_3N_4-480(0.78)催化反應(yīng)時,產(chǎn)物收率可達(dá)97.6%、93.6%。并且,催化劑可以通過簡單的過濾從反應(yīng)體系中分離出來,作為一種多相催化劑可以循環(huán)使用至少六次。對于該雙功能催化劑MPc/g-C_3N_4,MPc作為路易斯酸中心,通過親電攻擊使環(huán)氧氯丙烷活化;而在g-C_3N_4的石墨層邊緣,有很多沒有完全聚合,以伯胺( NH2)、仲胺( NH )形式存在的胺物種,它們具有固體堿的性質(zhì),可以作為結(jié)構(gòu)缺陷通過親核攻擊使CO_2活化。這種催化劑穩(wěn)定性高,不溶于一般有機溶劑,可作為一種非均相催化劑用于CO_2的固化反應(yīng)中。
【關(guān)鍵詞】：二氧化碳固化 環(huán)狀碳酸酯 金屬酞菁 碳化氮
【學(xué)位授予單位】：新疆大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：X511;O643.36
【目錄】：

• 摘要2-3
• Abstract3-7
• 第一章 緒論7-22
• 1.1 引言7-9
• 1.1.1 二氧化碳的研究利用現(xiàn)狀7-8
• 1.1.2 二氧化碳的研究利用意義8-9
• 1.2 碳酸酯的合成研究9-11
• 1.2.1 環(huán)狀碳酸酯的應(yīng)用研究9
• 1.2.2 環(huán)狀碳酸酯的合成方法9-11
• 1.3 均相催化劑11-15
• 1.3.1 離子液體催化劑11-13
• 1.3.2 金屬酞菁13-14
• 1.3.3 席夫堿催化劑14-15
• 1.3.4 金屬卟啉15
• 1.4 非均相催化劑15-18
• 1.4.1 負(fù)載型催化劑15-17
• 1.4.2 金屬氧化物催化劑17-18
• 1.4.3 粘土類催化劑及改性的分子篩18
• 1.5 三嗪類化合物18-20
• 1.6 選題依據(jù)及研究內(nèi)容20-22
• 1.6.1 選題依據(jù)20-21
• 1.6.2 研究內(nèi)容21-22
• 第二章 實驗部分22-28
• 2.1 實驗原料與試劑22-23
• 2.2 實驗儀器與設(shè)備23
• 2.3 金屬酞菁-碳化氮復(fù)合材料（MPc/g-C_3N_4）的制備23-24
• 2.4 環(huán)加成反應(yīng)實驗24-25
• 2.5 反應(yīng)結(jié)果分析25-26
• 2.5.1 氣相色譜條件25
• 2.5.2 定量分析方法25-26
• 2.6 催化劑的表征方法26-28
• 2.6.1 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）26
• 2.6.2 X射線衍射XRD26
• 2.6.3 X射線光電子能譜（XPS）26-27
• 2.6.4 透射電子顯微鏡（TEM）27
• 2.6.5 熱重分析（TGA）27
• 2.6.6 紫外-可見吸收光譜（UV-vis）27-28
• 第三章 MPc/g-C_3N_4的表征28-41
• 3.1 引言28-29
• 3.2 催化劑MPc/g-C_3N_4的表征29-39
• 3.2.1 傅里葉變換紅外光譜（FT-IR）29-33
• 3.2.2 X射線衍射（XRD）33-36
• 3.2.3 X射線光電子能譜（XPS）36-38
• 3.2.4 透射電子顯微鏡（TEM）38-39
• 3.2.5 熱重分析（TGA）39
• 3.3 本章小結(jié)39-41
• 第四章 MPc/g-C_3N_4催化二氧化碳化學(xué)固化制備環(huán)狀碳酸酯的催化性能研究41-54
• 4.1 引言41-42
• 4.2 催化劑性能評價42-48
• 4.2.1 金屬酞菁（MPc）含量和煅燒溫度的影響42-43
• 4.2.2 反應(yīng)溫度和反應(yīng)時間的影響43-45
• 4.2.3 CO_2壓力的影響45-46
• 4.2.4 催化劑用量的影響46-48
• 4.3 催化劑循環(huán)使用性的考察48-49
• 4.4 反應(yīng)機理49-52
• 4.5 催化劑使用范圍討論52-53
• 4.6 本章小結(jié)53-54
• 第五章 結(jié)論與展望54-56
• 5.1 結(jié)論54
• 5.2 展望54-56
• 附錄56-61
• 縮寫說明61-62
• 參考文獻62-71
• 碩士期間發(fā)表論文71-72
• 致謝72-74

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