如何实现二氧化碳的转化,为碳中和贡献力量?

小夏 科学 更新 2024-01-28

在今年的气候变化议题中,我国强调了碳中和的决心和责任,更多的碳减排技术也热情高涨**。 减少二氧化碳排放的两种主要技术是捕集、封存和利用,虽然捕集和封存具有很高的减排潜力,但缺乏经济可行性。 CO2转化是利用从工业排放物和空气中捕获的二氧化碳生产有价值的产品,并抑制温室气体效应。 环氧化物与二氧化碳反应制得环状碳酸盐是一种很有前途的绿色、可持续的化学反应,具有100%的原子经济性这意味着所有的原子都成为产物,从而使它该合成方法能够以环状碳酸盐产物的形式有效地捕获和储存二氧化碳,这对气候变化具有非常积极的影响。 和环状碳酸酯具有巨大的应用场景,如锂离子电池电解液、绿色溶剂、聚碳酸酯等的生产。 二氧化碳气体被认为是 C1 砌块的重要碳源,因为它具有动力学惰性和热力学稳定性,需要高温和高压条件以及反应催化系统开发更环保的转化工艺和催化剂已成为重中之重。 co环状加成反应

为了促进CO2和环氧化物转化为有机碳酸盐,主要的催化作用通常由路易斯碱发挥,路易斯碱作为亲核试剂,并由一个或多个金属中心形式的路易斯酸辅助。 催化机理的可能步骤如下:(1)环氧环被路易斯酸活化,有利于路易斯碱的亲核攻击,导致环氧环打开;(2)开环后的环氧环可作为亲核试剂攻击CO2,形成碳酸盐中间体;(3)下一步是闭环;或者,可以插入更多的环氧化物和CO2分子来生成聚碳酸酯。

均相催化剂在使用和更多孔隙材料的非均相催化材料这个问题可以得到有效的克服。 多孔固碱催化剂助力绿色催化

在多孔固体碱催化剂中,二氧化碳被吸附在路易斯碱位点(即O2)上,形成表面碳酸盐。 表面碱性位点的强度和数量对于 CO2 活化可能非常重要。 环氧化物吸附在相邻的路易斯酸位点,碳酸盐表面阴离子在吸附的环氧乙烷中以较小的空间位阻与碳原子反应,形成含氧阴离子,进而产生环状碳酸酯产物。 固体碱催化剂将环氧乙烷转化为碳酸乙烯酯EC的活性取决于材料的碱度,在含有碱金属氧化物的样品中活性最高。 在沸石底物催化剂的情况下,加入少量水可以加快环氧乙烷的反应速率,而不会显着形成乙二醇副产物。 将水引入沸石孔中,产生碱性羟基,与碱金属物质相比具有高度流动性。 因此,该反应更像是一个均相催化过程,其中酸碱位点不局限于表面。 含有碱金属氧化物的固体碱催化剂的碱性位点大多位于微孔网络内,表明它们可以用作形状选择性碱性催化剂。 形状选择性催化对于精细化学品的合成和石油馏分的加工具有重要意义。

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