《惰性陽極下CO2與不飽和烴電催化選擇性羰基化反應研究》是依託華南理工大學，由袁高清擔任項目負責人的面上項目。
基本介紹
- 中文名：惰性陽極下CO2與不飽和烴電催化選擇性羰基化反應研究
- 項目類別：面上項目
- 項目負責人：袁高清
- 依託單位：華南理工大學
項目摘要,結題摘要,
項目摘要
本項目以具有廣泛用途的二元羧酸為導向，進行電催化轉化利用CO2的研究。擬以二氧化碳與丁二烯、乙烯及其衍生物的電化學羰基化為模型反應，採用惰性陽極替代反應性金屬陽極，在無隔膜電解池中，探索尋找合適的對陽極反應，試圖從根本上解決金屬陽極的反應消耗性問題；通過修飾、改性，對鎳基電極（陰極）的組成、表面微觀形貌結構、孔徑或粒徑、比表面進行調控，構建和發展具有獨特催化活性的納米薄膜鎳基電極的催化體系，該電極體系能高效地催化二氧化碳與不飽和烴選擇性羰基化反應，又能與對陽極反應匹配使用，發展電化學有機合成新方法、新技術。通過循環伏安實驗、電子自旋共振實驗和量子化學理論計算，探索研究反應機理，弄清楚副反應產生的原因，設法抑制副反應，以獲得高選擇性、高產率、高電流效率的目標產物（己烯二酸、丁二酸及其衍生物），從而在低物耗、低能耗下實現二氧化碳的有效轉化利用，為二氧化碳高效資源化利用奠定堅實的理論和技術基礎。
結題摘要
二氧化碳轉化利用越來越受到人們的關注，本項目主要著眼於電化學轉化二氧化碳與不飽和烴為高附加值的化工產品（有機碳酸酯或有機羧酸）。以惰性陽極替代犧牲金屬陽極，在溫和條件下、不需額外添加危險有毒的氧化劑、催化劑、添加劑等，利用原位電化學產生碘單質與鹼（NH3）之間的協同作用，首次成功地實現CO2與烯烴一步電化學直接轉化為環碳酸酯，發展了惰性陽極電化學新方法轉化利用二氧化碳。該電化學方法對烯烴底物有很寬的適用範圍，無論是芳香烯烴還是脂肪烯烴（鏈狀和環狀烯烴），都能夠順利轉化為高產率的目標產物，對於非末端烯烴，可得到立體專一構型的環碳酸酯。與犧牲金屬陽極方法以及以環氧化合物為起始原材料方法相比，該新方法有如下優點：1、從根本上解決了犧牲金屬陽極電化學方法所存在的金屬消耗性問題以及金屬離子廢液後續處理問題；2、 以便宜易得的烯烴替代價格相對昂貴的環氧化合物為原材料，可以大幅度降低生產成本。我們的研究，為二氧化碳的轉化利用提供了具有實際套用價值的新途徑。研究結果申請中國發明專利（已獲授權），並發表在國際主流刊物上。另外，我們的研究還發現，在催化劑CuI存在下，二氧化碳與1,3-二炔在一室電解池中，恆電流電解，可以得到內酯羧酸產物；在沒有任何額外催化劑存在下，二氧化碳與1,3-二炔電化學羰基化給出了不同產物γ-酮羧酸。在電化學條件下，CO2與1,3-二炔順利地轉化為有價值的有機羧酸產物。 在CO2轉化利用研究取得成功基礎上，我們利用惰性陽極電化學方法或者普通熱化學方法原位產生碘單質、或直接使用碘單質作為催化劑或促進劑、誘導劑，用於合成磺胺、醯胺、噁唑、碸、硫醚、吡啶衍生物等類化合物，進一步發展了電化學、有機合成新方法、新技術。
