【催化论坛】第110期 – 王军 教授（南京工业大学）

催 化 论 坛

『第110期』

二氧化碳吸附捕集和环加成催化转化

王军 教授

南京工业大学化工学院材料化学工程国家重点实验室

时间：2021年09月16日（四）14:30-16:00

地点：催化楼三楼大会议室

报告摘要：

　　全球CO₂的排放量逐年增长，导致严重的能源环境和气候危机。二氧化碳的捕获和催化转化利用对于实现碳达峰和碳中和目标具有重要意义。沸石分子筛物理吸附剂是理想的二氧化碳捕获剂之一，但至少面临两大挑战，一是高效筛分CO₂等小分子气体的难度极大；二是分离能力较好的沸石在真实水汽环境下性能变差。本工作开发了杂原子沸石分子筛水热合成新路线，在无外加有机模板剂和粘结剂的条件下制备了含铁丝光沸石Fe-MOR，出釜即为厘米级高强度成型体，可直接作为吸附剂使用。其独特的晶体孔道结构在于，四配位的铁物种被定向锚定在MOR沸石的12元环孔道中，将靠近孔口处的孔径缩小到了3.3~3.4 Å，实现了严格按气体分子尺寸大小筛分CO₂（3.3 Å），N₂（3.64 Å）和CH₄（3.8 Å），甚至与CO₂分子尺寸更接近的Ar。在298 K，1 bar条件下获得迄今报道的体积吸附量最高值219 cm³ cm^-3，同时具备最高的CO₂/N₂和CO₂/CH₄分离比。动态分离能力优异，不受水汽影响，且稳定性良好。ASPEN Adsorption流程模拟证实了低能耗条件下良好的碳捕获能力，具备实际应用潜力。本工作还开发了CO₂与各种环氧化合物底物的环加成制备环状碳酸酯的绿色新催化过程，面向降低二氧化碳压力和反应温度、缩短反应时间、扩展底物适用性等难题方面，取得了系列进展。

报告人简介：

　　王 军，南京工业大学化工学院和材料化学工程国家重点实验室教授，博士生导师。1989年本科毕业于山东大学化学系，1992年硕士以及1996年博士毕业于中国科学院大连化学物理研究所。1995-1996年法国国家科研中心普瓦捷大学有机催化研究所以及2002-2003年韩国化学研究院访问学者，1997-1999年复旦大学化学系博士后，1999年3月入职南京工业大学，长期致力于沸石分子筛、COF等多孔有机聚合物、纳米金属等材料的理性设计与精准合成，及其在二氧化碳捕集与催化转化、生物质平台化合物的催化转化等能源与环境化工领域的研究，近年来开始探索相关材料在光电催化领域的应用。在国际上率先开展的离子液体杂多酸固体催化剂研究产生了广泛学术影响。提出酸水解硅源直接水热合成杂原子沸石分子筛的新路线，系统探索其在精细化工、生物质转化、碳捕集及转化等领域中的应用；开发的封装钒团簇全硅沸石分子筛催化剂实现了苯等10余种芳烃底物直接羟基化制备酚类化合物的瞬时反应，引起了学界兴趣和诸多企业的极大关注；创制的含铁丝光沸石自成型物理吸附剂对二氧化碳、氩气、氮气、甲烷等的精确分子筛分和抗水汽性能的成果以Research Article形式发表于Science杂志（2021, 373: 315）。主持承担包括重点项目在内的7项国家自然科学基金及20余项部省级和特大型炼化企业的委托科研项目。以通讯或一作在Science、Nat Commun、Angew Chem Int Ed、J Am Chem Soc等期刊上发表学术论文200余篇，获授权中国发明专利12件，实施1件。培养毕业的博士生和硕士生120余名。RSC Advances期刊副主编（2015-2017），江苏省催化材料与技术专业委员会副主任委员，中国化工学会离子液体专业委员会委员。

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