如何實現二氧化碳的轉化,為碳中和貢獻力量?

Mondo 科學 更新 2024-01-28

在今年的氣候變化議題中,我國強調了碳中和的決心和責任,更多的碳減排技術也熱情高漲**。 減少二氧化碳排放的兩種主要技術是捕集、封存和利用,雖然捕集和封存具有很高的減排潛力,但缺乏經濟可行性。 CO2轉化是利用從工業排放物和空氣中捕獲的二氧化碳生產有價值的產品,並抑制溫室氣體效應。 環氧化物與二氧化碳反應制得環狀碳酸鹽是一種很有前途的綠色、可持續的化學反應,具有100%的原子經濟性這意味著所有的原子都成為產物,從而使它該合成方法能夠以環狀碳酸鹽產物的形式有效地捕獲和儲存二氧化碳,這對氣候變化具有非常積極的影響。 和環狀碳酸酯具有巨大的應用場景,如鋰離子電池電解液、綠色溶劑、聚碳酸酯等的生產。 二氧化碳氣體被認為是 C1 砌塊的重要碳源,因為它具有動力學惰性和熱力學穩定性,需要高溫和高壓條件以及反應催化系統開發更環保的轉化工藝和催化劑已成為重中之重。 co環狀加成反應

為了促進CO2和環氧化物轉化為有機碳酸鹽,主要的催化作用通常由路易斯鹼發揮,路易斯鹼作為親核試劑,並由乙個或多個金屬中心形式的路易斯酸輔助。 催化機理的可能步驟如下:(1)環氧環被路易斯酸活化,有利於路易斯鹼的親核攻擊,導致環氧環開啟;(2)開環後的環氧環可作為親核試劑攻擊CO2,形成碳酸鹽中間體;(3)下一步是閉環;或者,可以插入更多的環氧化物和CO2分子來生成聚碳酸酯。

均相催化劑在使用和更多孔隙材料的非均相催化材料這個問題可以得到有效的克服。 多孔固碱催化劑助力綠色催化

在多孔固體鹼催化劑中,二氧化碳被吸附在路易斯鹼位點(即O2)上,形成表面碳酸鹽。 表面鹼性位點的強度和數量對於 CO2 活化可能非常重要。 環氧化物吸附在相鄰的路易斯酸位點,碳酸鹽表面陰離子在吸附的環氧乙烷中以較小的空間位阻與碳原子反應,形成含氧陰離子,進而產生環狀碳酸酯產物。 固體鹼催化劑將環氧乙烷轉化為碳酸乙烯酯EC的活性取決於材料的鹼度,在含有鹼金屬氧化物的樣品中活性最高。 在沸石底物催化劑的情況下,加入少量水可以加快環氧乙烷的反應速率,而不會顯著形成乙二醇副產物。 將水引入沸石孔中,產生鹼性羥基,與鹼金屬物質相比具有高度流動性。 因此,該反應更像是乙個均相催化過程,其中酸鹼位點不侷限於表面。 含有鹼金屬氧化物的固體鹼催化劑的鹼性位點大多位於微孔網路內,表明它們可以用作形狀選擇性鹼性催化劑。 形狀選擇性催化對於精細化學品的合成和石油餾分的加工具有重要意義。

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