新型金属有机配位聚合物对CO2的固着及其无害转化研究

有效的控制CO2气体的排放以及将排放的CO2转化成无害的二次化工产品已经成为全球高度关注且必须大力发展的研究领域。我们拟设计和合成一系列新型的金属有机配位聚合物（MOCPs）用于实现对CO2气体高效的吸附固着以及转化成无害化工产品的研究。MOCPs由于其精确可知、规则有序并能理性调控的空腔或是孔洞结构，表现出了优良的热稳定性和气体吸附能力，使其在众多的CO2固定材料中脱颖而出。另外，可以利用MOCPs中的中心金属节点或是有机配体中包含的官能团作为催化位点，或是在反应体系中引入其它催化剂来催化CO2气体的转化反应，实现CO2气体的吸附固着以及原位无害转化。

经过三年的基金执行实施，较好的完成了该课题的科研目标，参与指导和培养了三名博士研究生，并开展了积极有效的国内和国际学术交流。为该课题在今后的延续和进一步发展奠定了较好的基础，起到了理想的推动作用。. 针对该课题的科研目标，在以下三个层次的内容中取得了较好的进展：（1）设计，合成并优化了一系列的新型有机羧酸类桥连配体，成功的将它们应用到多个新型孔性金属有机配位聚合物系列的设计与合成中，较为系统的研究了诸多反应因素，例如中心金属种类、主溶剂和辅助溶剂的极性以及溶解性调控、含氮杂环类有机辅助配体，反应温度等等，对最终金属有机配位聚合物结构的影响。还进一步较为仔细的研究了其结构和相关物理、化学性质的内在联系和影响因素，为进一步优化金属有机配位聚合物体系的结构和性能提供了很有价值的线索和指导。（2）以得到的多个孔性结构化合物为基础，优化了有机配体的结构并应用于微孔以及介孔金属有机配位聚合物的制备，从而得到了具有密度小、空腔占有率高等特点的稳定多孔结构化合物。在理论模拟和实验两个方面，较为详细的研究了它们对二氧化碳气体的吸附表现。针对其中的小孔化合物，还进一步研究了其对二氧化碳气体和其它种类气体，如氮气，烷烃以及烯烃等的选择性吸附和分离。（3）以得到的孔性金属有机配位聚合物本身或是作为载体，制备了多个金属纳米非均相催化剂，比较高效的催化了多个二氧化碳分子参与的多组分有机转化反应；并以类似的天然孔性大分子负载的金属纳米催化剂和配合物小分子催化剂作为对比，拓宽了该类催化剂适用的反应类型，提高了反应的效率和产物的选择性。. 该课题执行期间，参与指导和培养了三名博士研究生，帮助他们顺利完成了课题的设计和实现，相关的实验结果都以科研论文的形式发表于国际著名的学术期刊。. 开展了积极有效的国内和国际学术交流活动，与美国、法国、日本、香港等国家和地区的该领域知名学者进行了深入的学术交流和合作，并积极参与了国内兄弟院校之间的科研合作和探讨，对该课题的完成起到了良好的推动作用。