搜索:  
上海理工宋文良/余灯广、东华大学廖耀祖 Green Chem. 综述:超交联聚合物 - 二氧化碳捕获与转化的利器
2024-05-07  来源:高分子科技

  日益增长的燃料和工业产品需求加剧了全球温室效应,对人类生存构成了严重威胁。因此,迫切需要开发有效的吸附、分离和转化二氧化碳(CO2)的方法。超交联聚合物(HCPs)作为一种多孔有机聚合物,具有高比表面积、可调孔结构以及可修饰的表面功能基团特性,使其具备更好的传质性能和更均匀的活性位点分散。通过自下而上的方法制备HCPs,为解决CO2排放问题提供了有前途的固体框架。


  相较于其他多孔材料,HCPs具有广泛的单体来源、低廉的催化剂成本、温和的合成条件以及高产率等优势。此外,根据联合国提出的可持续发展目标和绿色化学与工程的12项原则,低污染材料的制备已成为未来发展的趋势。传统的HCPs制备方法通常需要路易斯酸作为催化剂,非天然芳香族化合物作为单体,并使用含卤素元素的有机化合物作溶剂。因此,阐述绿色合成路线对于推动HCPs在气候问题中的应用具有重要意义。同时,梳理近年来HCPs在合成和利用方面的发展趋势,也有助于更好地推动这一材料在气候问题中的应用。


1. 超交联聚合物的CO2吸附/转化研究示意图


  为此,上海理工宋文良/余灯广、东华大学廖耀祖和韩国釜山国立大学Il Kim 等人近期在Green Chemistry对用于二氧化碳捕获和转化的超交联聚合物的研究进行系统综述。该论文首先根据时间发展线对聚合物分子链交联、功能单体自缩合以及外部交联剂编织这三种交联策略中的绿色方案进行了系统阐述。重要的是, HCPs不仅可采用天然/废弃原材料、减排副产物和使用非金属催化剂等绿色化学合成手段制备,还可使用机械化学合成、微波辅助合成以及连续流动合成等机械手段进行过程调控。此外,论文还介绍了HCPs形貌的组装,如改进的无模板法和静电纺丝法,以及可控表面功能基团,与其CO2捕获/转化性能之间的关系。这些工作大大拓宽了HCPsCO2捕获和转化方面的潜在应用,对于化学工业的发展至关重要。


2. 液相化学法和机械化学法绿色化学标准匹配示意图


  论文最后提出HCPsCO2的捕获/转化方面也存在一些挑战:


  1.实际吸附环境比模拟环境更为复杂,需要进行实际吸附环境的有效模拟;
  2.研究环境友好且智能响应的HCPs以有效控制CO2的吸附和解吸至关重要
  3.作为催化剂,可与均相催化剂集成或作为单原子催化剂、团簇和纳米颗粒的支撑基质,同时,改善其孔隙密度和规整性也是提升其吸附和转化性能的关键。


  原文链接:

  Song W, Tang Y, Moon BR, Liao Q, Xu H, Hou Q, Zhang H, Yu DG, Liao Y, Kim I. Green synthesis of hypercrosslinked polymers for CO2 capture and conversion: Recent advances, opportunities, and challenges. Green Chem., 2024,26, 2476-2504

  https://doi.org/10.1039/D3GC04222G

版权与免责声明:中国聚合物网原创文章。刊物或媒体如需转载,请联系邮箱:info@polymer.cn,并请注明出处。
(责任编辑:xu)
】【打印】【关闭

诚邀关注高分子科技

更多>>最新资讯
更多>>科教新闻