Nat. Commun.:镍基催化剂用于催化合成高分子量聚烯烃
雨辰 雨辰 2020-02-27

聚烯烃在农业、交通运输、医疗等领域具有巨大的应用需求,过渡金属催化的烯烃聚合一直是全球研究的热点。在半个多世纪的时间里,金属镍最初以“毒化剂”进入该领域出现的。Ziegler等人报道了著名的“镍效应”:在少量镍盐的存在下,使用烷基铝将乙烯转化为1-丁烯,这一发现标志着齐格勒催化剂研发的起点。从那以后,经过数十年的研究,镍催化剂的情况发生了巨大变化:当前,已经报道了许多具有生成高分子量聚烯烃的能力的Ni(II)基催化剂。金属镍因为比较强的亲电性因而容易被极性官能团所毒化,导致目前已知的能够高效共聚烯烃与极性单体的镍催化剂体系非常有限。最近,大量的研究工作集中在基于膦衍生的配体(V-VII)的镍催化剂的设计和开发上,因为它们具有通过共聚生成极性官能化聚烯烃的潜力。

有鉴于此,中国科学技术大学陈昶乐教授等人合作设计制备了一种结构非常简单的酮亚胺配体及相应的镍催化剂,可以用于超高分子量聚乙烯以及功能化聚烯烃材料的高效制备。

本文要点

1他们合成了一种简单但用途广泛的α-亚氨基酮镍催化剂,这种类型的催化剂不仅易于合成和改性,并且在乙烯聚合过程中具有热稳定性和高活性,而无需添加任何助催化剂。催化乙烯聚合时具有非常高的活性,接近108g·mol-1·h-1

2尽管具有空间开放性质,但这些催化剂仍可以产生支化的超高分子量聚乙烯,并使乙烯与一系列极性共聚单体共聚。为了进一步证明该催化剂的多功能性,设计了一种双核配体,以利用金属-金属的协同作用,并引入了锚固部分,以促进均相镍催化剂的异质化。

3负载型镍催化剂Ni-OH@SiO2催化乙烯聚合可以制备超高分子量聚乙烯。而且, Ni-OH@SiO2催化剂具有优异的热稳定性,可以在100℃下保持高活性超过两个小时。

总之,该催化剂具有许多优越的性能,例如易于合成,高热稳定性,高分子量聚合物的生成以及异质化和改性的简便性,在未来的研究中极具潜力。

参考文献:

Liang, T., Goudari, S.B. & Chen, C. A simple and versatile nickel platform for the generation of branched high molecular weight polyolefins. Nat Commun 11, 372 (2020).

DOI: 10.1038/s41467-019-14211-0

https://doi.org/10.1038/s41467-019-14211-0


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