【摘 要】
:
CO2作为主要的温室气体导致了全球变暖,引起一系列环境灾害,甚至威胁到人类的生存,然而,CO2作为廉价易得的化工原料它的捕获与转化对实现CO2减排及资源化利用具有重大战略意义。在这一领域中,利用环氧化物与CO2通过环加成反应制备环状碳酸酯,该反应满足绿色化学的可持续性原则,原子经济性达到100%,无疑是最有前景的发展方向。然而,由于CO2是一种惰性分子,所以寻找合适的催化剂来催化CO2转化显得尤为
论文部分内容阅读
CO2作为主要的温室气体导致了全球变暖,引起一系列环境灾害,甚至威胁到人类的生存,然而,CO2作为廉价易得的化工原料它的捕获与转化对实现CO2减排及资源化利用具有重大战略意义。在这一领域中,利用环氧化物与CO2通过环加成反应制备环状碳酸酯,该反应满足绿色化学的可持续性原则,原子经济性达到100%,无疑是最有前景的发展方向。然而,由于CO2是一种惰性分子,所以寻找合适的催化剂来催化CO2转化显得尤为重要。其中,金属有机框架(MOFs)材料就是一类非常出色的非均相催化剂,它不仅具有较高的孔隙率和比表面积,而且其内部孔道可预先设计和修饰,从而实现结构和性能的可控调节。然而,目前MOFs的合成及应用存在着稳定性差、功能组分单一、催化活性低的问题,这在一定程度上限制了MOFs的发展。因此,合成性能优异的MOFs催化剂以实现CO2的催化转化具有重要意义。基于MOFs在CO2催化转化中锌中心可以与环氧化物的氧形成Zn-O加合物来活化环氧化物的机理,本研究通过溶剂热法制备了以1H-苯并咪唑-5-羧酸和5-氨基四唑为混合配体,具有Lewis酸碱位点的三维Zn(Bmic)(AT)MOF催化剂。多孔Zn(Bmic)(AT)中富含胺基基团有利于对CO2吸附,在273 K和298 K下CO2吸附量分别为79 cm3/g和52 cm3/g。此外,Zn(Bmic)(AT)中Lewis酸碱位点及多孔结构有助于促进CO2和各种小尺寸的环氧化物转化为环状碳酸酯。Zn(Bmic)(AT)在共催化剂Bu4NBr的协同作用下,80 oC,0.5 MPa,6 h就可以实现较高的碳酸丙烯酯转化(TON=170),且Zn(Bmic)(AT)催化剂在6次连续循环中均显示出良好的催化性能。此外,配体配位点及配位方式的变化都会使得所制备的MOFs结构发生巨大变化,从而导致功能存在较大的差异。在上一章所设计MOF的基础上通过改变主配体结构,将其苯环结构变成杂环,再在对位引入羧基,本章合成了一种新型的高配位和高稳定锌基MOF催化剂,该催化剂由3,5-吡唑二羧酸和5-氨基四氮唑的混合配体组成。它具有可利用的Lewis酸碱位点,由于Lewis碱位点的存在可以增加对CO2的亲和力,从而赋予了Zn(PZDC)(ATZ)较高的CO2吸附能力,其吸附量分别为60.2 cm3/g(273 K,1 atm)和48.7 cm3/g(298 K,1 atm)。另外,Zn(PZDC)(ATZ)/Bu4NBr催化体系在无溶剂条件(90°C,1 MPa,6 h)能够促进各种环氧化物与CO2环加成制备环状碳酸酯,其中获得碳酸丙烯酯的TON达到131,且催化剂循环7次没有明显的性能损失。此外,Zn(PZDC)(ATZ)在酸碱及水环境中仍保持结构稳定。为了实现MOF催化剂对于较大尺寸环氧化物的高催化活性,本文合成了一种新型的功能性吡唑基1,1’-(丙烷-1,3-二基)双(1H-吡唑-3,5-二羧酸)四元羧酸配体(PDC),并与锌盐通过溶剂热合成了蟹状结构Zn-2PDC。Zn-2PDC真空干燥去除配位水分子后,得到了大量的开放金属位点(OMSs),对氧化苯乙烯-CO2环加成反应具有优异的催化性能,在55 oC、12 h和1 MPa的温和条件下,生成碳酸苯乙烯酯时TON可达175。此外,Zn-2PDC对其它大尺寸环氧化物也具有广泛的适用性。与此同时,Zn-2PDC催化剂经过6次循环后仍保持良好的催化性能。本论文不仅探究了不同元数羧酸、金属中心以及柔性配体对金属有机框架结构的调控产生的影响,此外,所合成的催化剂在CO2催化转化过程中都有着优异的表现,为以后构建MOFs用于CO2转化方面的科学研究提供了有用的参考价值。
其他文献
永磁同步电机无传感器控制技术可以提高系统鲁棒性、降低系统成本,在现代工业传动领域具有广阔的应用前景。通过学术界和工业界的持续努力,无传感器控制技术目前已取得了很大的进展,已在很多工业驱动现场得到应用。然而,在一些对控制精度和动态响应有较高要求的场合,无传感器驱动系统的性能还需要进一步改善。本论文将针对制约无传感器控制系统性能提升的关键问题进行研究,主要研究内容包括电流预测控制、转子初始位置估计和弱
在班级管理中,我建设积极向上的班级文化,让每个学生在健康向上的班级氛围中收获成长。1.班规班训立规矩从入学初,我们就确定了班规班训,培养学生良好的品德和习惯,引导学生成"人"。班规从学习和纪律方面对学生提出了要求,要求学生认真听讲、深入思考、大胆发言、自主管理、帮助伙伴等。
近年来,电动自行车行业在中国进入了发展快车道,全国电动自行车保有量突破2.5亿辆。其核心部件的铅酸蓄电池是电动自行车能够绿色环保出行的最大贡献者,每年电池消耗量达到10亿只以上。然而电动自行车用铅酸蓄电池的使用寿命却只有一年左右,并且故障退货率达10%~20%之多。因此,解决铅酸蓄电池深循环使用寿命问题就显得尤为重要,不仅可以减少材料用量和能源消耗,也可减少退换货损失,为企业和社会创造巨大效益。本
火力发电是我国目前主要的发电方式,燃煤机组产业化、大型化、高效、超净排放是国家产业政策大力支持的方向,今后将有更多的大型超超临界机组投入运行。电站锅炉是火力发电厂的三大主机之一,锅炉构架的特点主要体现在锅炉本体全部悬吊在构架的最上部,结构体系复杂、结构构件数量多、全螺栓连接、大板梁等构件较大;火电锅炉运行环境较差,腐蚀严重,构件防腐蚀是结构设计一项重要课题。目前,大型超超临界机组锅炉构架均采用钢结
我国地震活动具有分布广、频次高、强度大、震源浅和灾情重等诸多特点,Ⅶ烈度区占国土面积一半以上,且建桥区多为可液化场地。近年,我国桥梁建设发展速度正日益加快,多跨混凝土桩基简支桥梁体系日益成为我国应用最广泛的桥梁与基础类型之一。多跨混凝土简支桩基桥梁体系的抗震问题本质上仍属于土-结动力相互作用范畴。历次震害要启示是:液化场地条件下,粗糙的土-结动力相互作用模型很可能使精细的桥梁体系分析无效。地震中是
总体国家安全观视域下,作为非正规金融的非法集资活动,同样存在与正规金融相同的市场风险和道德风险,因而也有外部监管的必要性。鉴于非法集资活动的表现形态多样、危害后果各异,应采取不同的规制对策:对于形形色色的诈骗型集资,因其源自传统的自然犯,应予以严惩;对于脱实向虚的投资型集资,因其破坏国家宏观调控政策、危及出借方的资金安全,应予以必要的刑法惩治;对于服务实体的生产型集资,虽有一定的融资风险,但基于鼓
光与物质相互作用在光谱学、传感、量子信息处理和激光等领域发挥着重要作用,局域场增强的电磁场在与束缚电子和自由电子相互作用的过程中实现了大量原本无法观察到的光与物质相互作用现象。全电介质纳米光子学的进步促进了高效率平面光子器件的发展,这些平面光子器件的性能达到甚至超过了传统块体元件的性能。本论文基于钙钛矿介质超光栅,以光与物质相互作用为主题,从米氏散射增强三光子荧光作用出发,循序渐进到研究光栅波导谐
随着城市化步伐的加快,高大空间已然成为民用场合特别是公共建筑中最重要的空间组织形式之一。但是,高大空间通高、体量大,内部空气流动过程复杂、热环境动态不均。在研究数据不足和研究手段不尽成熟的情况下,特别是面对热舒适性和建筑节能更高的要求,当前设计难以做到因时、因地制宜。区域模型能够作为宏观节点模型和微观计算流体力学模型(Computational fluid dynamics,CFD)的过渡方法,有
广义Kuramoto模型的渐近行为是多个体耦合系统研究的重要课题之一,它的非线性动力学特性在图像识别和电网等方面都有着广泛的应用价值。本文主要研究两类广义Kuramoto模型,分别是二元模式识别模型和电网模型。具体包括以下四个方面的内容:1.研究一类具有相互正交标准模式的广义Kuramoto模型。作为一个满足周期性的梯度系统,该模型的任意解都收敛至系统的平衡点。通过建立二元模式与系统平衡点之间的对
电极材料的结构是决定其电化学性能的因素之一,优异的电化学性能与电极材料在微纳米尺度上的结构密切相关,因此,深入理解电化学反应过程中材料结构与性能之间的构效关系尤为重要。碱金属负极(锂、钠、钾)的广泛研究和使用为金属氧化物和硫化物电极材料的研究和开发提供了契机。但是,金属氧化物和硫化物等块体材料在充放电过程中普遍存在反应不充分、结构坍塌等问题。为了研究其失效机制,且考虑到复杂、封闭的电池体系循环过程