论文标题：Recent advances in cycloaddition of CO₂ with epoxides: halogen-free catalysis and mechanistic insights

期刊：Frontiers of Chemical Science and Engineering

作者：Jiaxin Li, Chengguang Yue, Wenhao Ji, Bangman Feng, Mei-Yan Wang, Xinbin Ma

发表时间：15 Dec 2023

DOI：10.1007/s11705-023-2354-4

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CO₂与环氧乙烷羰化合成碳酸乙烯酯，是除尿素生产外的第二大 CO₂转化利用工艺。其产品碳酸乙烯酯是重要的化工原料，可作为锂离子电池电解质添加剂、优良溶剂及化工中间体等。目前工业上CO₂与环氧羰化反应主要使用的卤代季铵盐和聚乙二醇/碘化钾等含卤均相催化剂。尽管这些均相催化体系性能优异，然而卤素的存在使得产品分离和提纯困难、设备腐蚀严重。因此，开发 “无卤” 为主要特征的CO₂与环氧羰化新工艺具有重要意义，而这一新工艺的关键是无卤催化剂的开发。

本文从机理出发，综述了CO₂与环氧羰化无卤催化研究的最新进展，着重总结了两类催化体系及其活化机理：1）以活化环氧为主的亲核试剂型无卤催化剂；2）对环氧和CO₂起协同活化的Lewis酸碱双功能催化剂。其中，具有双活化位点的双功能催化剂在CO₂与环氧羰化反应中表现出催化优势。本文为CO₂与环氧羰化高效无卤催化剂的设计制备提供参考。其中，金属氧化物由于制备简单、成本低、可非均相化等特点，设计开发高效金属氧化物催化CO₂与环氧化物环加成反应，具有很大的研究和应用潜力。

图1 金属氧化物催化CO₂与环氧化物环加成反应

相关成果以“Recent advances in cycloaddition of CO₂ with epoxides: halogen-free catalysis and mechanistic insights”为题发表在Frontiers of Chemical Science and Engineering(DOI: 10.1007/s11705-023-2354-4)。

作者及团队介绍

马新宾（通讯作者），天津大学教授、国家级人才，绿色合成与转化教育部重点实验室主任。立足能源化工领域，长期深耕一碳化学与化工方向，针对二氧化碳捕集利用、合成气制含氧化学品中的关键问题，开展从基础到应用的贯通式研究，形成了鲜明的一碳化工研究特色。发表300多篇SCI论文，申请了52项中国专利和7项国际专利，形成了具有自主知识产权的合成气制乙二醇/乙醇技术专利群，开发的成套关键技术已成功应用于十多套工业装置。获国家自然科学二等奖、教育部技术发明一等奖、石化联合会技术发明一等奖、中国化工学会基础研究成果一等奖、中国专利优秀奖、天津市专利金奖等多项科技奖励，获全国五一劳动奖章、侯德榜化工科技成就奖等荣誉。

王美岩（通讯作者），天津大学化工学院副研究员。2017年获南开大学有机化学博士学位，现致力于一碳化工，尤其在CO₂转化策略设计和CO₂定向转化催化剂开发方面具有丰富的经验。在Angew. Chem. Int. Ed.、Green Chem.等期刊发表SCI论文20余篇，科技部重点研发计划青年首席科学家，主持国家自然科学基金青年/面上等多项国家级项目。

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