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随着环境污染的日益严重,绿色溶剂的有效利用引起了广泛关注。本论文在超临界(SC)CO2、SCCO2/聚乙二醇(PEG)中化学反应及催化剂的开发方面开展了一系列研究工作,主要内容和结果如下:
1.合成了聚苯胺盐PANI-HX(X=Cl-,Br-,I-),发现它们可以有效地催化CO2与环氧烷的环加成反应,催化活性顺序为PANI-HI>PANI-HBr>PANI-HC1,表明聚苯胺盐催化剂负离子的离去能力是其活性的决定因素。PANI-HI具有很高的催化活性。进一步研究表明,PANI-HI的催化活性在115℃以下对反应温度非常敏感;产物产率可以用CO2压力调节。PANI-HI具有优异的循环利用性能,作为异相催化剂价格便宜、活性和选择性高、易于分离,这些特征使其具有潜在的应用前景。
2.以CoCl2·6H2O、Co(Ⅱ)/ZnO和Co(Ⅱ)/Al2O3为催化剂,O2为氧化剂,研究了两相体系PEG-600/SCCO2中二级醇氧化为酮的反应。催化剂循环利用实验表明,Co(Ⅱ)/ZnO最稳定,至少可以循环使用4次。以Co(Ⅱ)/ZnO为催化剂,固定O2压力为1.5 MPa,PEG-600中氧化二苯甲醇和1-苯乙醇时,发现总压力为6 MPa时产率出现最大值。Co(Ⅱ)/ZnO/PEG-600催化体系简单、容易制备、绿色、可以回收利用,具有潜在的应用前景。
3.在绿色溶剂PEG/CO2双相体系中,以聚乙烯吡咯烷酮(PVP)稳定的双金属Au/Pd纳米颗粒为催化剂,O2为氧化剂,不加任何碱的情况下实现了醇的氧化。进一步研究表明,双金属催化剂Au/Pd的组成对醇氧化具有重要影响,反应的转化率和产率可以用CO2压力调节。此催化体系对α,β不饱和醇具有更高的催化活性。PEG的分子量对醇的氧化反应具有重要影响。此催化体系具有很好的循环利用性能。另外此催化体系清洁、产物容易分离。