二氧化碳(CO₂)的排放造成了严重的全球气候变化问题。CO₂是一种丰富的C1资源，具有无毒，易获得，运输方便和可更新的特点。因此,发展碳捕获、存储和利用(CCSU)技术是迫切的任务。研究表明，将CO₂与环氧化物环加成是获得环碳酸环氧化合物的有效策略。在CO₂与环氧化物的环加成反应中，已经研究了许多均相和非均相催化剂。尽管一些均相催化剂具有良好的催化作用，但它们不具有有效吸附所需的结构和比表面积。均相催化在随后的分离过程中造成许多困难，这需要大量的能量。因此，一种具有催化功能的固体多孔吸附剂具有催化和分离的方便性，具有广阔的工业前景。因此，开发无金属固体多孔催化剂对于在温和条件下有效捕获和转化CO₂具有重要意义。

有鉴于此，青岛科技大学盖恒军教授和江苏师范大学黄芳敏等人，用2-苯咪唑设计了由1、2、4个苯环组成的离子液体(IL)单体，并与α，α′-二氯-对二甲苯(DCX)和甲醛二甲基缩醛(FDA)聚合形成一系列新型聚离子液体(PILs)。

本文要点

1）利用2-苯基咪唑、氯化苄和正溴丁烷，设计并制备了3种新型ILs，以调整其产物的孔结构。所制备的离子液体具有丰富的苯环结构，有助于促进Friedel-Crafts烷基化反应。通过将制备的IL与两个交联剂分开聚合来修饰离子位点，以形成基于IL的多孔超交联聚合物。

2）在聚合过程中，交联剂通过自缩合构建目标聚合物网络，而IL通过共缩聚均匀分布在聚合物主链中。所获得的聚合物具有大的表面积，丰富的孔结构，大的孔体积以及提供催化活性的丰富的离子位点。

3）所获得的多孔超交联PILs不仅促进了CO₂的捕获和CO₂/N₂的选择性吸收，而且对于环氧化物与CO₂的环加成表现出良好的活性。具有大表面积（763 m²·g^-1）的HP-[BZPhIm]Cl-DCX-1的CO₂吸收能力为1.47 mmol·g^-1，在80℃、0.1 MPa的CO₂压力下，与环氧氯丙烷CO₂环加成产物的产率为98.9%。

总之，所设计的PIL为CO₂的利用提供了一个重要的反应手段。

参考文献：

Hongbing Song et al. Conferring Poly(ionic liquid)s with High Surface Areas for Enhanced Catalytic Activity. ACS Sustainable Chem. Eng., 2021.

DOI: 10.1021/acssuschemeng.0c07399

https://doi.org/10.1021/acssuschemeng.0c07399