二氧化碳（CO₂）是造成全球变暖的主要温室气体,它正在大气中以越来越高的浓度累积,目前急需开发减少CO₂的新技术。近几十年来人们越来越关注将CO₂转化为高附加值产品,其中CO₂和环氧化物的开环加成反应合成环状碳酸酯是CO₂转化的一种实用方法。然而,由于CO₂的惰性性质,迫切需要开发先进的催化剂以促进CO₂与环氧化物的开环加成反应。Salen催化材料具有制备简单、对水、空气不敏感、易于修饰以及含有酚羟基等优点,它们被认为能够催化环状碳酸酯的合成。此外,纤维素是一种天然的绿色聚合物,是可再生资源,其表面含有大量的活性羟基,利于纤维素改性,制备得到各种纤维素衍生物负载的催化剂,可实现当今世界绿色催化可持续发展的策略。本文首先制备一种无金属均相Salen配体（H₂L）催化材料并用于CO₂和环氧丙烷的开环加成反应合成碳酸丙烯酯。利用相关表征手段对H₂L材料结构和热稳定性进行了表征,通过单因素的考察,找到最佳催化参数区间,在采用响应曲面优化法（RSM）技术进行优化分析,得到H₂L最佳催化参数:反应温度为102℃、CO₂压力为2MPa及反应时间为7h,收率达到了98.05%。其次制备了一种无金属非均相纤维素基Salen配合物催化材料（Cell-H₂L）并用于CO₂与环氧化物的开环加成。利用红外光谱仪（FTIR）、元素分析仪（EA）、X射线光电子能谱（XPS）、固体核磁共振（Solid-state NMR）、扫描电镜（SEM）、比表面积/孔径分析（BET）及同步热差分析仪（TGA）对Cell-H₂L材料进行了表征。结构组成研究表明,无金属Salen配合物材料成功负载在氯代纤维素上。催化活性结果表明,Cell-H₂L催化材料在无溶剂条件下表现出优异的催化性能,合成碳酸丙烯酯的收率为98.7%,选择性为100%,该催化材料连续5次有效重复使用,催化活性没有出现明显损失,同时对其他末端环氧化物也表现出较高的催化效率。最后采用阿雷尼乌斯方程及Eyring方程研究了Cell-H₂L/TBAB共催化CO₂和环氧化物的反应动力学及热力学。结果表明,该反应的活化能（Ea）为49.9k J.mol^-1,指前因子（A）为5.706×10⁶min^-1,催化反应的动力学方程为:Rate=5.706×10⁶[PO]e^{-49.9/（RT）}。催化反应热力学的焓变（ΔH）和熵变（ΔS）分别为46.7858 k J/mol、-122.6268J/mol。采用密度泛函理论（DFT）模拟了Salen配体材料与CO₂及环氧丙烷之间的相互作用,结果得到H₂L材料中的酚羟基与环氧丙烷之间存在强烈的氢键作用,大大促进了环氧丙烷的开环。综合各种研究结果,推出Cell-H₂L/TBAB共催化CO₂和环氧丙烷开环加成反应的可能机理,在此提出羟基和Lewis碱性基团的协同作用在催化反应中具有重要意义。