离子液体介质调控合成功能型微孔-介孔有机聚合物材料及其催化CO2转化研究

结题报告
项目介绍
AI项目解读

基本信息

  • 批准号:
    21673256
  • 项目类别:
    面上项目
  • 资助金额:
    65.0万
  • 负责人:
  • 依托单位:
  • 学科分类:
    B0303.化学热力学
  • 结题年份:
    2020
  • 批准年份:
    2016
  • 项目状态:
    已结题
  • 起止时间:
    2017-01-01 至2020-12-31

项目摘要

CO2 is an abundant C1 resource, and its utilization as feedstock has been paid worldwide attention. The development of functionalized porous polymeric materials has provided broad opportunity for CO2 utilization. The project focuses on CO2 activation and chemical conversion into value-added chemicals (including formic acid, methanol, (C2+)-acids/alcohols, benzaldehydes, carboxylic acids and their derivatives), to construct reaction media composed of ionic liquids/water (organic solvents or compressed CO2), design various reaction pathways and realize controllable synthesis of micro- and mesoporous organic polymeric materials functionalized with "CO2-philic" groups (nitrogen/phosphine containing groups or ionic ones). New progress will be made aboute regulating the structures and morphologies of materials by reaction medium; In addition, bifunctional catalysts will be prepared via immobilizing transition metal complex/nanoparticles onto the as-prepared polymers; Investigate the CO2 adsorption capacity, activation and catalytic activity of the resultant materials, and ultimately realize efficient CO2 conversion under mild conditions; Uncover the synergistic effects between the functionalities within the backbone, metal catalytic center and porosity nature, and get deeper insight of physical, chemical and catalytic characterization of the porous organic polymers. The project is related to the multidisciplinary overlap of physical, organic and material chemistry. It is expected to make a series of important achievements, and establish reliable scientific basis for CO2 utilization. Hence, it has important theoretical significance and practical value.
CO2是储量丰富的可再生C1资源,其资源化利用是国内外普遍关注的重大课题。功能型聚合物孔材料为CO2的资源化利用提供了广阔的发展空间。本项目针对CO2活化转化为高附加值化学品(包括甲酸/醇、长链酸/醇、苯甲醛、羧酸及其衍生物等),构建离子液体/水(有机溶剂或压缩CO2)反应介质体系,采用多种反应路线,调控合成兼具微孔-介孔结构、富含亲CO2基团(氮/膦功能化、离子型)的有机聚合物材料;在认识介质体系调控材料结构形貌方面取得新进展;对所得聚合物材料进行金属功能化,获得多功能聚合物基催化材料;研究催化材料吸附、活化和催化CO2转化的性能,实现温和条件下CO2的催化转化;揭示催化材料的骨架官能团、金属中心及孔结构的协同作用机制,以期获得对材料构效关系的新认识。项目研究涉及物理化学、有机化学、材料科学的交叉渗透,有望获得一批重要成果,为CO2资源化利用奠定科学基础,具有重要的科学意义和实用价值。

结项摘要

功能型多孔有机聚合物具有广泛用途,发展其绿色制备方法具有重要意义。本项目通过使用新的反应单体、发展绿色合成路径等方式,设计合成了多种功能型多孔有机聚合物,将其应用于CO2和MeOH等绿色C1资源的催化转化,揭示了其构效关系。主要内容和创新结果如下:在水相体系中,无模板剂、无催化剂条件下,发展了基于芳基铵盐与芳香醛的聚合反应制备亚胺功能化的介孔有机聚合物(Imine-POP)的新方法;基于Sonogashira-Hagihara交叉偶联反应,通过孟加拉红与1,4-二乙炔基苯反应制备了孟加拉红官能化的多孔有机聚合物(RB-POP);基于酸性红87分子(EosinY)与芳香炔的偶联反应,制备了EosinY功能化的多孔共轭有机聚合物(PEosinY);构建H2O和离子液体(IL)绿色溶剂体系,基于芳香胺与二甲氧基甲烷的聚合反应,设计合成了Tröger碱功能化的介孔有机合物材料(Meso-TBPs);针对有机胺中N-H键的甲基化反应,以甲醇为甲基化试剂,建立了由钴盐(如Co(acac)2)、四齿膦配体P(CH2CH2PPh2)3和磷酸钾构成的钴催化体系;针对C(sp3)−H 和C(sp2)-H的甲基化反应,以甲醇作为甲基化试剂,构建了Co(BF4)2·6H2O/PP3/K3CO3催化系统,系统研究了对芳基烷基酮、芳乙腈和吲哚C-H键甲基化的催化性能;构建了[Co]/PP3/碱/溶剂催化体系,系统研究了对有机胺与二氧化碳参与的甲基化/甲酰化反应的催化性能;构建RhI3或者RhI3/Pd(dppp)Cl2、三苯基膦催化体系,首次以二氧化碳为碳基试剂在氢气、乙酸酐和三乙胺存在下,实现芳碘和芳溴的甲酰化反应。本项目取得了一系列创新性研究成果,发表SCI论文18篇,培养博士生2名。

项目成果

期刊论文数量(18)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Visible-light-driven conversion of CO2 from air to CO using an ionic liquid and a conjugated polymer
使用离子液体和共轭聚合物在可见光驱动下将空气中的 CO2 转化为 CO
  • DOI:
    10.1039/c7gc02346d
  • 发表时间:
    2017-12-21
  • 期刊:
    GREEN CHEMISTRY
  • 影响因子:
    9.8
  • 作者:
    Chen, Yu;Ji, Guipeng;Liu, Zhimin
  • 通讯作者:
    Liu, Zhimin
Photocatalytic Reduction of CO2 to CO over Quinacridone/BiVO4 Nanocomposites
喹吖啶酮/BiVO(4)纳米复合材料光催化还原CO(2)为CO
  • DOI:
    10.1002/cssc.202001764
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemsuschem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Yu Xiaoxiao;Wen Fan;Zhang Fengtao;Yang Peng;Zhao Yanfei;Wu Yunyan;Wang Yingbin;Liu Zhimin
  • 通讯作者:
    Liu Zhimin
Direct Z-Scheme Heterojunction of SnS2/Sulfur-Bridged Covalent Triazine Frameworks for Visible-Light-Driven CO2 Photoreduction
SnS2/硫桥共价三嗪框架的直接 Z 型异质结用于可见光驱动的 CO2 光还原
  • DOI:
    10.1002/cssc.202000712
  • 发表时间:
    2020
  • 期刊:
    Chemsuschem
  • 影响因子:
    8.4
  • 作者:
    Guo Shien;Yang Peng;Zhao Yanfei;Yu Xiaoxiao;Wu Yunyan;Zhang Hongye;Yu Bo;Han Buxing;George Michael W.;Liu Zhimin
  • 通讯作者:
    Liu Zhimin
Visible-light-driven photoreduction of CO2 to CO over porous nitrogen-deficient carbon nitride nanotubes
多孔缺氮碳氮化物纳米管上可见光驱动的 CO2 光还原为 CO
  • DOI:
    10.1039/c8cy02509f
  • 发表时间:
    2019
  • 期刊:
    Catalysis Science & Technology
  • 影响因子:
    5
  • 作者:
    Guo Shien;Zhang Hongye;Yang Peng;Chen Yu;Yu Xiaoxiao;Yu Bo;Zhao Yanfei;Yang Zhenzhen;Liu Zhimin
  • 通讯作者:
    Liu Zhimin
Efficient Cobalt-Catalyzed Methylation of Amines Using Methanol
使用甲醇进行高效钴催化胺甲基化
  • DOI:
    10.1002/adsc.201701044
  • 发表时间:
    2017-12-19
  • 期刊:
    ADVANCED SYNTHESIS & CATALYSIS
  • 影响因子:
    5.4
  • 作者:
    Liu, Zhenghui;Yang, Zhenzhen;Liu, Zhimin
  • 通讯作者:
    Liu, Zhimin

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其他文献

辉光放电等离子体引发聚合制备聚丙烯酸/凹凸棒超强吸水材料及性能研究
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  • 发表时间:
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  • 期刊:
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  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    俞洁;杨武;王兴刚;杨珍珍;高锦章;朱文娟;李岩
  • 通讯作者:
    李岩
车载导航系统的市场渗透率仿真研究
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2012
  • 期刊:
    交通运输系统工程与信息
  • 影响因子:
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  • 作者:
    杨珍珍;干宏程
  • 通讯作者:
    干宏程
基于宏观交通仿真的快速路施工组织评价方法
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2011
  • 期刊:
    施工技术
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    张声荣;干宏程;杨珍珍
  • 通讯作者:
    杨珍珍
非上呼吸消化道结外NK/T细胞淋巴瘤的不良预后因素分析
  • DOI:
    --
  • 发表时间:
    2018
  • 期刊:
    中国肿瘤临床
  • 影响因子:
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  • 作者:
    马咪静;杨珍珍;尹美凤;杨万秋;丁梦杰;朱利楠;董萌;张蕾;李鑫;孙振昌;李玲;王冠男;张旭东;张明智;陈清江
  • 通讯作者:
    陈清江
二氧化碳化学:二氧化碳的催化转化反应
  • DOI:
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  • 发表时间:
    --
  • 期刊:
    合成化学
  • 影响因子:
    --
  • 作者:
    於兵;李斌;高健;杨珍珍;李雨浓;何良年;刘安华
  • 通讯作者:
    刘安华

其他文献

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杨珍珍的其他基金

功能化微孔有机聚合物的调控合成及其在二氧化碳化学转化中应用的研究
  • 批准号:
    21402208
  • 批准年份:
    2014
  • 资助金额:
    25.0 万元
  • 项目类别:
    青年科学基金项目

相似国自然基金

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课题项目:调控A型流感病毒诱导IFN-β表达的机制研究

AI项目摘要:

本研究聚焦于TRIM2蛋白在A型流感病毒诱导的IFN-β表达中的调控机制。A型流感病毒是全球性健康问题,其感染可导致严重的呼吸道疾病。IFN-β作为关键的抗病毒因子,其表达水平对抗病毒防御至关重要。然而,TRIM2如何调控IFN-β的表达尚未明确。本研究假设TRIM2通过与病毒RNA或宿主因子相互作用,影响IFN-β的产生。我们将采用分子生物学、细胞生物学和免疫学方法,探索TRIM2与A型流感病毒诱导IFN-β表达的关系。预期结果将揭示TRIM2在抗病毒免疫反应中的作用,为开发新的抗病毒策略提供理论基础。该研究对理解宿主抗病毒机制具有重要科学意义,并可能对临床治疗流感病毒感染提供新的视角。

AI项目思路:

科学问题:TRIM2如何调控A型流感病毒诱导的IFN-β表达?
前期研究:已有研究表明TRIM2参与抗病毒反应,但其具体机制尚不明确。
研究创新点:本研究将深入探讨TRIM2在IFN-β表达中的直接作用机制。
技术路线:包括病毒学、分子生物学、细胞培养和免疫检测技术。
关键技术:TRIM2与病毒RNA的相互作用分析,IFN-β启动子活性检测。
实验模型:使用A型流感病毒感染的细胞模型进行研究。

AI技术路线图

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          A[研究起始] --> B[文献回顾与假设提出]
          B --> C[实验设计与方法学准备]
          C --> D[A型流感病毒感染模型建立]
          D --> E[TRIM2与病毒RNA相互作用分析]
          E --> F[TRIM2对IFN-β启动子活性的影响]
          F --> G[IFN-β表达水平测定]
          G --> H[TRIM2功能丧失与获得研究]
          H --> I[数据收集与分析]
          I --> J[结果解释与科学验证]
          J --> K[研究结论与未来方向]
          K --> L[研究结束]
      
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