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离子液体和低共熔溶剂催化二氧化碳合成有机碳酸酯的研究进展

阮佳纬，叶香珠，陈立芳，漆志文

华东理工大学化工学院，化学工程联合国家重点实验室，上海

●引用本文：阮佳纬,叶香珠,陈立芳,等.离子液体和低共熔溶剂催化二氧化碳合成有机碳酸酯的研究进展[J].化工进展,,41(3):-.

●DOI：10./j.issn.-.-

文章摘要

离子液体和低共熔溶剂因其良好的溶解与催化能力，可催化CO2转化为高附加值化学品。本文综述了离子液体和低共熔溶剂催化CO2转化为有机碳酸酯的研究进展，分析了CO2与醇生成直链碳酸酯以及与环氧化物生成环状碳酸酯的反应机理；介绍了传统型、质子型、功能化离子液体以及由氯化胆碱、季铵盐与季膦盐、有机碱等作为氢键受体组成的低共熔溶剂，及其在CO2转化为直链和环状碳酸酯反应中的催化性能；总结了此两类反应中离子液体和低共熔溶剂设计的基本规律；指出了CO2转化反应中离子液体与低共熔溶剂存在的催化效率低、稳定性不高、后续分离困难等问题，后续研究可结合计算机辅助设计方法，探索更合适的阴阳离子/氢键供受体组合，获得更高效的催化体系。

全球气候变暖已成为近年来的重大环境问题乃至政治问题。中国提出要在年前实现碳达峰，年前实现碳中和，体现了中国作为负责任大国应对全球气候变化的担当，是挑战，更是机遇。二氧化碳（CO2）作为主要温室气体，虽是气候变暖的要因，但也是丰富和可再生的碳一资源。基于此，国内外发展了具有应用前景的碳捕获与封存（carboncaptureandstorage,CCS）和碳捕获与利用（carboncaptureandutilization,CCU）技术，以减缓气候变暖，同时制备高附加值化学品。CO2的捕集与资源化利用已经成为能源与环境领域的重要研究方向。

目前，以CO2为原料可合成有机碳酸酯、甲醇、甲烷、尿素和淀粉等多种化学品。其中，有机碳酸酯应用广泛，包括直链与环状碳酸酯。碳酸二甲酯（DMC）是一种重要的直链碳酸酯，不仅是理想的汽油和柴油添加剂，也是低毒、低黏度的绿色溶剂。环状碳酸酯在工业上可以用作极性非质子溶剂、锂电池电解质组分和有机合成中间体。在合成路线方面，CO2能与甲醇直接合成DMC，与环氧化物通过环加成合成环状碳酸酯，这些符合“绿色化学”和“原子经济”的化学反应被广泛研究。

CO2的热力学稳定性和化学惰性限制了其转化利用。为克服CO2转化的反应能垒，人们发展了多种应用于CO2合成有机碳酸酯的催化体系，其中包括金属卤化物、金属配合物、金属有机骨架和氮化碳纳米片等。但这些催化剂普遍存在反应条件苛刻、需要添加溶剂或助溶剂、成本高等缺点。离子液体（ILs）作为一种新型的绿色介质，具有结构可设计性、高催化活性和易分离特性等优势，在催化CO2合成有机碳酸酯方面备受