顆粒在線訊：在國家“雙碳”戰(zhàn)略背景下，將二氧化碳（CO2）直接催化轉(zhuǎn)化為高附加值化學(xué)品具有“碳減排”和“碳增匯”的重要意義。

　　中國科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所研究團(tuán)隊一直致力于CO2催化活化和定向轉(zhuǎn)化合成精細(xì)化學(xué)品的研究（Nature Commun., 2019, 10, 2599;Chin. J. Catal. 2019, 40, 1141; ACS Sustainable Chem. Eng., 2017, 5, 5758; Chem. Commun., 2014, 50, 189; Chem. Sci., 2014, 5, 649; Chem. Commun., 2014, 50, 13521），成功創(chuàng)制出Pd/CuZrOx、Pd/Al2O3-NR-RD、Pd/C以及CuAlOx等多相催化材料。

　　通過CO2和環(huán)氧化合物的環(huán)加成反應(yīng)合成環(huán)狀碳酸酯是一種有效且可持續(xù)的化學(xué)固定CO2策略。環(huán)狀碳酸酯廣泛應(yīng)用于工業(yè)塑料合成、鋰離子電池電解質(zhì)、燃料添加劑、綠色試劑、精細(xì)化工生產(chǎn)等領(lǐng)域。因此，CO2轉(zhuǎn)化為環(huán)狀碳酸酯的研究受到了廣泛關(guān)注。目前，該反應(yīng)大多采用高純度的CO2（99.99%），但CO2提純過程能耗和成本高、運輸和儲存難。因此，從可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護(hù)的角度出發(fā)，通過將煙道氣中的CO2原位捕集和轉(zhuǎn)化，是非常有前景的研究領(lǐng)域。

　　近日，該團(tuán)隊開發(fā)了一種以PP1,4Br/ZnCl2為催化劑，通過將煙道氣中CO2捕集與環(huán)氧化合物原位環(huán)加成反應(yīng)相結(jié)合的技術(shù)手段，實現(xiàn)了環(huán)狀碳酸酯高效合成。雖然煙道氣成分復(fù)雜，CO2濃度低（19.4 vol%），但PP1,4Br/ZnCl2體系表現(xiàn)出優(yōu)異的催化性能，在溫和條件下環(huán)碳酸酯的收率可達(dá)98%（圖1）。PP1,4Br/ZnCl2具有良好的可回收性、穩(wěn)定性和耐水性。在PP1,4Br/ZnCl2體系中，即使整個體系的水分含量從1.48 wt%增加到6.98wt%時，收率也沒有明顯變化（圖2）。進(jìn)一步研究發(fā)現(xiàn)，在特定的條件下反應(yīng)時，體系中CO2殘留量可以降低到600ppm以下，同時環(huán)狀碳酸酯可取得較高的收率（圖2）。

　　相關(guān)研究為CO2原位捕集和催化轉(zhuǎn)化提供了思路，同時，在CO2利用和綠色化工中具有廣闊應(yīng)用前景。相關(guān)成果以In situ CO2 Capture and Transformation to Cyclic Carbonate Using Flue Gas為題在線發(fā)表在Green Chemistry上。

　　上述工作得到國家自然科學(xué)基金，中科院和甘肅省自然科學(xué)基金的支持。

圖1 煙道氣中CO2與環(huán)氧化合物環(huán)加成反應(yīng)

圖2 PP1,4Br/ZnCl2的耐水穩(wěn)定性研究(a)，煙氣中CO2與環(huán)氧化物環(huán)加成反應(yīng)的放大反應(yīng)(b-d)