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高等学校化学学报
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多孔骨架固定分子催化剂催化CO2加氢制备甲酸研究进展
丁杨, 王万辉, 包明
高等学校化学学报    2022, 43 (7): 20220309-.   DOI:10.7503/cjcu20220309
摘要   （706） HTML （27） PDF（pc） （4135KB）（449）  

近年来, 大气中CO2含量急剧增加, 导致了严重的温室效应. 将CO2作为C1资源转化为燃料或精细化学品引起了越来越多的关注. 开发高效、 稳定、 可回收利用的催化剂成为CO2资源化利用的关键. 在众多的CO2加氢催化剂中, 功能性多孔骨架材料固定型分子催化剂展示出优异的性能, 成为研究的热点之一. 功能性骨架材料, 如多孔有机聚合物(POPs)、 共价有机骨架(COFs)和金属有机骨架(MOFs), 具有比表面积大、 热稳定性高和可调性等特点, 在设计合成催化剂方面发挥着重要作用. 本文介绍了POPs/COFs/MOFs多孔骨架材料固定分子催化剂的开发及在催化CO2合成甲酸领域的最新进展.



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Fig.5 Structures of CTF?based sphere Ir catalyst[35](A)and Ir?CTF[36](B)
（A） Copyright 2016， Wiley-VCH；（B） Copyright 2019， Wiley-VCH.
正文中引用本图/表的段落
2016年， Gascon课题组［35］制备了一种可充分回收的CTF基球体Ir@CTF催化剂， 并用于在温和条件下催化CO2加氢直接合成甲酸. 他们以聚酰亚胺Matrimid 5218作为黏合剂， 通过相转化法将介孔CTF嵌入到Matrimid 5218中， 并负载Cp*IrIII制备出稳定的CTF基球体Ir@CTF催化剂， 其结构如图5（A）所示. Ir含量为2.4%的球体Ir@CTF催化剂在2 MPa（H2/CO2）和90 ℃条件下， 在1 mol/L KHCO3水溶液中反应2 h， 催化CO2加氢生成甲酸盐的TON可达358. 球体Ir@CTF催化剂在循环回收后质量损失小于5%， 且在第4次循环后仍保持高稳定性和活性. 2019年， Urakawa课题组［36］以2，6-二氰基吡啶为原料通过离子热聚合制备了CTF骨架材料， 然后负载 ［IrCp*Cl2］2合成了一种多相Ir-CTF催化剂［图5（B）］. 在100 ℃、 30 MPa条件下， 在三乙胺存在下连续反应48 h合成甲酸盐， 总TOF为1.61. 对新鲜催化剂和使用后的催化剂进行STEM和EDX表征， 证实了反应前后Ir均匀分散. XRD测试结果表明， 反应后的催化剂在2θ=12°附近的衍射峰消失， 表明在反应过程中配合物有浸出. ICP-OES测试结果表明， 反应后催化剂的Ir含量从最初的16.3%降低到7.6%， 证实了反应过程中Ir的损失.
（A） Copyright 2018， American Chemical Society；（B） Copyright 2019， American Chemical Society. ...
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... 2016年， Gascon课题组［35］制备了一种可充分回收的CTF基球体Ir@CTF催化剂， 并用于在温和条件下催化CO2加氢直接合成甲酸. 他们以聚酰亚胺Matrimid 5218作为黏合剂， 通过相转化法将介孔CTF嵌入到Matrimid 5218中， 并负载Cp*IrIII制备出稳定的CTF基球体Ir@CTF催化剂， 其结构如图5（A）所示. Ir含量为2.4%的球体Ir@CTF催化剂在2 MPa（H2/CO2）和90 ℃条件下， 在1 mol/L KHCO3水溶液中反应2 h， 催化CO2加氢生成甲酸盐的TON可达358. 球体Ir@CTF催化剂在循环回收后质量损失小于5%， 且在第4次循环后仍保持高稳定性和活性. 2019年， Urakawa课题组［36］以2，6-二氰基吡啶为原料通过离子热聚合制备了CTF骨架材料， 然后负载 ［IrCp*Cl2］2合成了一种多相Ir-CTF催化剂［图5（B）］. 在100 ℃、 30 MPa条件下， 在三乙胺存在下连续反应48 h合成甲酸盐， 总TOF为1.61. 对新鲜催化剂和使用后的催化剂进行STEM和EDX表征， 证实了反应前后Ir均匀分散. XRD测试结果表明， 反应后的催化剂在2θ=12°附近的衍射峰消失， 表明在反应过程中配合物有浸出. ICP-OES测试结果表明， 反应后催化剂的Ir含量从最初的16.3%降低到7.6%， 证实了反应过程中Ir的损失. ...

（A） Copyright 2016， Wiley-VCH；（B） Copyright 2019， Wiley-VCH. ...
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... 2016年， Gascon课题组［35］制备了一种可充分回收的CTF基球体Ir@CTF催化剂， 并用于在温和条件下催化CO2加氢直接合成甲酸. 他们以聚酰亚胺Matrimid 5218作为黏合剂， 通过相转化法将介孔CTF嵌入到Matrimid 5218中， 并负载Cp*IrIII制备出稳定的CTF基球体Ir@CTF催化剂， 其结构如图5（A）所示. Ir含量为2.4%的球体Ir@CTF催化剂在2 MPa（H2/CO2）和90 ℃条件下， 在1 mol/L KHCO3水溶液中反应2 h， 催化CO2加氢生成甲酸盐的TON可达358. 球体Ir@CTF催化剂在循环回收后质量损失小于5%， 且在第4次循环后仍保持高稳定性和活性. 2019年， Urakawa课题组［36］以2，6-二氰基吡啶为原料通过离子热聚合制备了CTF骨架材料， 然后负载 ［IrCp*Cl2］2合成了一种多相Ir-CTF催化剂［图5（B）］. 在100 ℃、 30 MPa条件下， 在三乙胺存在下连续反应48 h合成甲酸盐， 总TOF为1.61. 对新鲜催化剂和使用后的催化剂进行STEM和EDX表征， 证实了反应前后Ir均匀分散. XRD测试结果表明， 反应后的催化剂在2θ=12°附近的衍射峰消失， 表明在反应过程中配合物有浸出. ICP-OES测试结果表明， 反应后催化剂的Ir含量从最初的16.3%降低到7.6%， 证实了反应过程中Ir的损失. ...

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