近日，福建省海洋传感功能材料重点实验室洒荣建教授有关“共价有机骨架和咪唑盐离子聚合物构筑的主-客异相催化剂用于高效的二氧化碳环加成”方面的研究成果在国际知名期刊《ChemSusChem》(IF=7.962)作为封面论文在线发表(ChemSusChem,09 November 2020)。该研究成果以我校为第一完成单位，中国科学院福建物质结构研究所为合作单位；钟鸿助理研究员为第一作者，洒荣建教授和王瑞虎研究员为共同通讯作者。该研究得到福建省自然科学基金、国家自然科学基金、中国科学院战略性先导科技专项等多方资助。

论文简介如下：

二氧化碳(CO₂)是化石燃料燃烧的主要产物，其过度排放是全球气候变暖的主要原因。同时，CO₂做为一种廉价、无毒、可再生和容易获得的碳源，如何将其捕获及催化转化为有附加值的化学品引起了人们的极大兴趣。在目前报道的多种方法中，将CO₂与环氧化合物催化转化成环状碳酸酯被认为是一种高效、经济及环境友好的方法。在这个反应中，环氧化合物开环是反应的速率决定步骤，为了实现环氧化合物活化以及随后的CO₂环酯化，科研工作者付出了巨大的努力，设计合成了各种不同结构和性能的催化剂。其中，含氢键供体(羟基、氨基和羧基等)和亲核基团(卤素阴离子等)的聚合物被认为是最有发展潜力的异相催化剂，它们可以在CO₂环加成反应中起到协同催化的作用。但是，大多数异相催化体系的孔隙率有限，不利于底物与催化活性中心的接触，导致了较低的活性。基于此，开发新型双组分多孔异相催化剂用于CO₂吸附、活化及随后的环酯化成为了研究热点。

共价有机骨架材料(COFs)是一种由共价键连接的新型晶态多孔材料，其模块化合成策略可以将亲CO₂组分均匀的构筑到COFs骨架中，促进CO₂吸附、富集及随后的催化转化。近年来，COFs作为催化剂在CO₂与环氧化合物的环酯化反应中已有所报道，通过将咪唑盐离子液体嫁接到COFs孔壁上，能够显著提高催化活性，但繁琐的合成过程限制了他们的应用范围。作为一种替代方法，可以利用COFs高的比表面积和孔隙率将咪唑盐离子液体或其聚合物(ImIP)整合到COFs孔道中形成多相复合材料，通过双组分的协同作用提高CO₂环加成反应的催化活性。然而，目前COFs和离子聚合物的复合材料作为无金属非均相催化剂尚未报道。

本工作报道了一种富氮共价有机骨架(TT-COF)和咪唑盐离子聚合物(ImIP)的主客体催化体系(ImIP@TT-COF)，它们分别作为氢键给体和亲核剂，协同促进环氧化物的活化及随后的CO₂环加成反应。这些组分分别表现出纳米片和纳米线的形态，有助于催化活性位点的可用性。所制备的主客体复合材料表现出较好的CO₂吸附能力，CO₂对N₂的吸附选择性较高。在CO₂与环氧化合物的环加成反应中取得了优异的催化活性和优异的循环再用性。该主-客体异相催化体系的活性明显优于单组份的TT-COF、ImIP及其物理混合物。此外，ImIP@TT-COF对CO₂的高选择性吸附，使得该催化体系对模拟烟道气的环加成反应也有很好的效果。这项工作为CO₂催化转化为高附加值化学品的无金属催化体系开发提供了一个新的机遇。

论文链接：https://doi.org/10.1002/cssc.202002412

https://doi.org/10.1002/cssc.202001658