多孔高分子材料捕獲與轉化二氧化碳研究獲進展

發布時間：2013-06-09 09:21 原文鏈接：多孔高分子材料捕獲與轉化二氧化碳研究獲進展

　　近日，中科院大連化學物理研究所材料的動力學模擬與設計研究組（11T4組）學生謝勇、王婷婷等在鄧偉僑研究員的帶領下，開發出一種共軛微孔高分子材料，能夠在常溫常壓下捕獲可觀的CO2，同時可在常溫常壓下催化CO2與環氧烷烴反應，生成高附加值的環碳酸酯。該成果發表于最近出版的Nature Communications 上。

　　CO2的減排問題是當今人類社會亟待解決的問題和當前科學研究的熱點之一。對于CO2的減排有兩種主要手段：一是捕獲與封存，將CO2通過化學或物理吸附的方法捕獲起來，然后進行封存；二是CO2的利用，將CO2用來合成有價值的化學品。這兩種方案都要消耗大量的能源，因此結果不能盡如人意。大連化物所11T4組開發的這種新材料，將這兩種方案完美結合，既能捕獲又能轉化CO2。而且由于操作條件是常溫常壓下進行，不需要額外的能量，因此避免了捕獲與轉化CO2過程中因為額外能量而產生的二次CO2排放。

　　這種材料主要是將催化中心（salen-金屬）鑲嵌入共軛微孔高分子骨架制得。其表面積高達700-1000平方米每克，在常溫常壓下1g聚合物可吸附70-80毫克CO2，媲美于金屬框架化合物（MOF）。在常溫常壓下即能催化CO2與環氧丙烷反應，48小時后可達81%的產率，100%的選擇性，循環使用壽命長。其催化性能遠遠高于現在工業上采用的催化劑，是目前唯一能在常溫常壓下催化該反應的異相催化劑。理論計算得到的催化機理表明，該反應在這種材料作用下最高活化能僅為9kcal/mol，因此在常溫常壓下就可以進行。這種材料的成功制備為CO2減排帶來一個新思路，該成果的擴大化將在CO2的利用上具有良好的應用前景。

　　共軛微孔高分子是2007年發現的一種新興多孔材料，因為具有多種優異性能而被廣泛地應用于各個領域。大連化物所11T4組自2009年來一直致力于共軛微孔高分子的開發與應用。如2010年將共軛微孔高分子應用到儲氫領域（Angew. Chem. Int. Ed., 2010, 49, 3330-3333），2011年將共軛微孔高分子應用到油的選擇性吸附與分離領域(Energy & Environmental Science 2011, 4, 2062–2065)。此次工作是11T4組在前期共軛微孔高分子吸附材料研究基礎之上的又一次突破。

　　以上研究得到了延長石油探索性項目與中科院“百人計劃”等相關項目的資助。