卟啉、萨伦催化剂催化二氧化碳三元共聚的比较开题报告

 2020-02-10 11:02

1. 研究目的与意义(文献综述)

自1960年以来,二氧化碳作为造成“温室效应”的主要气体而引起人们的关注,而二氧化碳可以聚合合成二氧化碳基脂肪族聚碳酸酯,因此能够一定程度解决或缓解“温室效应”带来的环境问题[1]。尤其是在进入21世纪以来,人们对环境问题的关注与注重越来越多,二氧化碳和环氧化合物合成脂肪族聚碳酸酯的研究也逐渐增加。脂肪族聚碳酸酯由于其突出的生物相容性、生物降解性等优点[2],使其在医疗、环保、食品等行业得到了极大的发展。

1969年,日本京都大学的inoue等[3]首次发现,二氧化碳与环氧乙烷、环氧丙烷等环氧化合物在有机金属催化剂的作用下可共聚生成一种能够被生物作用完全降解的塑料产品,即脂肪族聚碳酸酯新型材料(apc),由此开辟了将二氧化碳固定为全降解聚合物的新领域。

1978年,inoue等研究出具有单活性中心的金属卟啉催化剂(tppmx)[9]。卟啉是一类由四个吡咯类亚基的α-碳原子通过次甲基桥(=ch-)互联而形成的大分子杂环化合物。卟啉进一步与金属离子形成金属络合物,即金属卟啉,其广泛存在于生物体中,血红素、叶绿素,vb12等都是金属卟啉类化合物[10]。卟啉环的共轭的大环结构使其具有良好的光电特性,常用于分子识别、传感器、光催化剂等领域。

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2. 研究的基本内容与方案

利用二氧化碳、环氧丙烷、丙交酯三元共聚合制备聚丙撑碳酸酯聚乳酸共聚物,可以改进聚丙撑碳酸酯的耐热性和生物降解性,同时可以克服聚乳酸降解产物呈酸性引起炎症等问题,逐渐引起人们的兴趣。催化剂活性及产物结构始终是人们必须考虑的问题。

·本设计的基本内容和目标是:分别合成一到两种卟啉金属催化剂和萨伦金属催化剂,并将其应用于催化二氧化碳、环氧丙烷、丙交酯(马来酸酐)的三元共聚合,研究催化剂的选择对催化剂活性和产物结构的影响,力图发现聚合规律。

·技术方案及措施[16]

①合成萨伦钴催化剂的方法:向100 ml单口烧瓶中加入salen配体0.55 g(1 mmol)、无水醋酸钴0.2 g(1.1 mmol)和冰醋酸30 ml,室温下,惰性气体氛围中,搅拌3 h后,通入氧气,搅拌12 h。减压蒸馏除去体系溶剂,所得固体真空干燥,将干燥后的固体溶于30 ml甲醇中,惰性气体氛围中用恒压漏斗缓慢滴加30 ml蒸馏水产生沉淀,剧烈搅拌2 h以上,用水泵减压抽滤,滤饼用蒸馏水洗涤数次,真空干燥滤饼得到salenco(ii)。将所得salenco(ii)溶于30 ml二氯甲烷中,再加入对甲苯磺酸,室温下通入空气,剧烈搅拌2 h,减压除去体系溶剂。固体用正己烷洗涤,干燥后得salencoots,将salencoots溶于30 ml二氯甲烷中,用3×50 ml的饱和nacl洗涤,分液,有机相用无水mgso4干燥,用水泵减压抽滤,减压蒸去溶剂,再用正己烷洗涤,真空干燥,最终得到产物。

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3. 研究计划与安排

第1-3周:查阅相关文献资料,明确研究内容,了解研究所需原料、仪器和设备。确定技术方案,并完成开题报告和英文翻译。

第4-7周:按照设计方案,制备卟啉和萨伦金属催化剂。

第8—10周:将两种催化剂应用于三元聚合、研究催化聚合的活性及产物结构。

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4. 参考文献(12篇以上)

[1]xiangyi zhang,mareva fevre,et al.catalysis as an enabling science for sustainable polymers[j].chemical reviews,2018,118:839-885

[2] chunwei zhuo,yusheng qin,xianhong wang,et al.temperature-responsive catalyst for the coupling reaction of carbon dioxide and propylene oxide[j].chin.j.chem.2018,36:299

[3] inoue s., koinuma h., tsuruta t., et al“copolymerization of carbon dioxide and epoxide with organometallic compounds”.die makromolekulare chemie [j] macromolecular chemistry and physics, 1969, 130(1):210-220.

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