摘要
二氧化碳（CO2）既是一种重要的温室气体，也是现代化学工业中具有显著吸引力的C1来源。鉴于其低成本、丰富性、无毒性以及不可燃等特点，CO2的催化转化已成为当前研究的焦点。然而，由于 CO2的化学惰性，其催化转化依然面临巨大挑战。CO2的环加成反应是一种绿色且100%原子经济的反应，通过将CO2转化为高附加值的环状碳酸酯，有望成为减少碳排放的具有前景的策略。本研究通过设计合成一系列新型多孔有机聚合物，这些聚合物具有简单的合成方法、低成本、绿色、丰富的微孔和多级孔结构、高化学稳定性、高比表面积和高 CO2吸附能力等优点。这些聚合物作为多相催化剂，在无需溶剂的情况下，能在温和条件下展现出优异的催化活性和高循环利用性，用于 CO2与环氧化物的环加成反应。甚至在室温、常压和稀释 CO2的条件下，这些聚合物仍然表现出优异的催化活性。本研究旨在开发绿色、低成本且高效的多孔有机聚合物多相催化剂，为二氧化碳转化提供简便、环保和高效的途径。通过这一系列的研究成果，我们期望为解决二氧化碳排放问题提供新思路，进而推动新材料科学研究的不断进步。全文内容如下： （1）在第一部分，通过探究联吡啶和邻菲络啉与三苯基苯在不同反应条件下的 Scholl偶联反应，成功合成了具有高比表面积的共轭微孔聚合物 Co-Bpy-POP和Co-Phen-POP。在无溶剂、常压和室温下，它们在 CO2和环氧化物的环加成反应中展现出优异的催化活性和高循环利用性，其转化频率（TOF）分别高达 250 h-1和263 h-1。并且在室温常压下稀释CO2条件下，仍能表现出优异的催化活性。 （2）在第二部分，我们采用了Scholl偶联反应，并通过“一石二鸟”的策略利用三氯化铝既作为 Scholl 反应的催化剂，又作为卟啉金属化的金属源，成功构建了直接金属化的多孔有机聚合物，从而进一步降低了成本。Al-Por-POP-1 和 Al-Por-POP-2催化剂在室温和大气压下的CO2环加成反应中展现出了高产率、高TOF值、高的循环利用性和较广泛的底物适用性，其中产率分别为 91.5%和 95.4%，TOF 值分别为57 h-1和66 h-1。 （3）在第三部分，我们采用了一锅法，以较低的成本成功开发出了一种新型钴卟啉基共轭微孔聚合物微球，Co-Por-POP-1和Co-Por-POP-2催化剂具有高比表面积和丰富的微孔结构，能够高效地吸附 CO2。在温和条件下，这些催化剂表现出优异的催化性能和高循环利用性，其中在室温和1 MPa下，产率分别为80.2%和89.2%， TOF值分别为25 h-1和26 h-1。 （4）在第四部分，我们采用了卟啉在棕榈纤维碳材料表面发生Scholl偶联反应原位聚合的策略，抑制了聚合物颗粒的奥斯特瓦尔德熟化现象，成功合成出粒径小于 100 nm、具有高比表面积且规则分散均匀的共轭微孔纳米球催化剂 Co-Por-XPFAC-3。该催化剂在室温和常压下催化 CO2环加成反应表现出高效的催化性能， TOF值达到195 h-1，且经过10次循环反应后，产率未出现显著降低。即使使用稀释的CO2（N2中的CO2含量为15%），Co-Por-XPFAC-3在相同条件下也表现出高催化活性，其TOF值高达87 h-1。
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