近5年来,申请人基于离子液体、超临界流体等新型介质的特性,提出了多种调控合成纳米催化材料的新方法,设计合成了一系列结构新颖、性能优良的纳米催化材料,在揭示介质性质对所合成材料结构形貌的调控规律和机理以及纳米催化材料的结构性能关系方面取得重要创新性研究成果。作为负责人,完成和正在承担国家基金委面上项目4项以及国家重大科学研究计划课题、中科院方向性创新项目子课题等项目10余项。在JACS、Angew Chem、Adv Mater 等SCI期刊上发表第一作者和通讯作者论文46篇;第一作者和通讯作者论文在SCI期刊上被他人引用1018次;申请和获授权国家发明专利7项;应邀为2部英文专著和2部中文专著撰写了章节;作为执行主席和大会秘书长分别参加组织国际学术会议各1次;在国际学术会议上做邀请报告12次,国内学术会议做邀请报告7次;任一种国际期刊的Editor和两种国际期刊的编委。
Solvent effects;ionic liquid;carbon dioxide;liginocellulose;chemical conversion
溶剂对调控化学反应过程的热力学和动力学有重要影响。本项目针对CO2和木质纤维素等可再生碳源的清洁转化,通过构建基于溶剂的、多组分协同作用的高效催化体系,发展了多种CO2和生物质分子化学转化的绿色新反应,实现了温和条件下CO2的化学转化,获得一系列重要化学品,研究了化学键活化转化规律,揭示了反应过程的溶剂效应。取得如下创新性成果 1. 基于溶剂特性,构建多组分协同作用催化体系,发展了多种CO2转化的新反应,实现温和条件下CO2的化学转化,获得一系列重要化学品,揭示了CO2转化中的化学键转化规律和机理。例如,以设计合成的质子型离子液体为溶剂和催化剂,通过阴阳离子协同催化,实现常温常压下CO2与氨基苯腈的化学反应。构建了离子液体中多组分协同作用的催化体系,实现了温和条件下多种邻位取代苯胺衍生物的CO2环加成反应,发展了CO2参与合成苯并咪唑酮类、苯并咪唑类、苯并噻唑类等重要化学品的绿色新反应。发展了以CO2为甲酰化试剂,由卤代苯甲酰化制取芳香醛的新方法。相关工作在Chem. Rev. 和ChemistryViews上被评述。 2. 利用溶剂特性,发展了制备负载型纳米催化材料的新方法,获得多种性能优良的纳米催化材料,实现了甘油、纤维素等生物质分子的定向转化,获得重要化学品。例如,以设计合成的AuPd/TiO2为催化材料,与AlCl3协同作用,首次实现水相酸性条件下甘油选择性氧化制乳酸;而以Ru(OH)4/r-GO(还原氧化石墨)和FeCl3为共同催化剂,在水相中实现了甘油选择性氧化制甲酸。 3. 基于CO2的结构特点,设计合成了氟、偶氮、邻菲罗啉、Tr?ger碱等功能化聚合物孔材料,实现了温和条件下CO2的有效捕集与化学转化。相关工作被国际同行在综述文章中进行了大篇幅介绍。本项目在 Angew. Chem. Int. Ed.、Chem. Sci. 等期刊发表标注论文31篇,申请和获授权国家发明专利4件,培养博士毕业生6名。项目负责人在国际学术会议做邀请报告6次,组织了第一届全国绿色溶剂学术会议,应邀担任Elsevier 出版社期刊主编,《科学通报》、《物理化学学报》编委等。