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文献综述
文 献 综 述1.1引言在自然界中CO2通过光合作用实现碳的自然循环,为人类提供了赖以生存的食物和可再生碳资源,在人类文明发展进程中发挥了不可替代的作用。
但自工业革命以来,大量CO2排放导致空气中CO2浓度逐年升高,目前空气中CO2浓度已达到约400ppm(1ppm=1mg/L),由此带来一系列严重的环境和社会问题,引起了全球广泛关注。
无论是从资源利用还是从环境保护的角度考虑,将CO2转化为能源产品、化学品和材料,符合可持续发展的要求,其相关科学和技术具有重要意义[1]在CO2配位研究基础上,主要发展了以下四种化学活化方法,以及光电活化策略:1) 胺活化:CO2能够与碱性基团发生酸碱作用,生成酸碱加合物,而被活化,其分子构型由直线型变为弯曲型。
2)受阻的Lewis酸碱对(frustrated Lewis pairs, FLPs)试剂活化:FLPs通过酸碱作用与具有Lewis酸碱两性的CO2发生络合作用,实现CO2活化。
3)氮杂卡宾(N-heterocyclic carbenes, NHCs)活化 :NHCs可与CO2发生更强的亲核配位作用,生成的卡宾羧酸盐可作为羧基化试剂参与许多化学转化。
4)过渡金属活化:过渡金属能以其空d轨道与CO2分子的π电子作用,活化CO2[2]。
5)光电活化:利用光能和电能将CO2转化为燃料或基本化学原料是CO2利用的理想途径。
在对CO2分子结构和化学活化手段研究基础上,日本产业技术综合研究所Sakakura教授提出的CO2活化转化策略被广为接受[3] 。
首先,设计合适的催化剂以较低的活化能活化CO2,如过渡金属催化剂、FLPs试剂、NHCs和胺类等;然后,使用高能起始原料,将CO2固定为低能产物。
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