离子聚合物嵌入多孔碳纳米笼中，用于在常压下增强二氧化碳向环状碳酸盐的化学转化

《ACS Sustainable Chemistry & Engineering》：Ionic Polymers Intercalated into Porous Carbon Nanocages for Enhanced CO2 Chemical Fixation into Cyclic Carbonates at Atmospheric Pressure

二氧化碳转化通过化学气相沉积法合成中空碳纳米笼负载水杨基离子聚合物催化剂，实现高效选择性催化与循环稳定性。

　　

由于碳材料具有较高的比表面积和有利的物理化学性质，它们被广泛用于二氧化碳（CO₂）的吸附和催化。在这项研究中，采用苯作为碳前驱体，MgO纳米颗粒作为牺牲模板，通过化学气相沉积（CVD）方法制备了中空碳纳米笼（hCNC）。随后，将羟基功能化的离子聚合物（PILs–OH）原位引入hCNC中，制备了用于CO₂转化的异相PILs–OH@hCNC催化剂。所得的PILs–OH@hCNC-55催化剂表现出显著增强的比表面积（282 m²·g^–1，而PILs–OH的比表面积为5 m²·g^–1），这有助于提高活性位点的暴露程度。该催化剂在常压下、90°C条件下有效促进了CO₂与多种环氧物的环加成反应，产率高达98.8%，选择性超过99%，即使在10倍放大条件下也是如此。此外，PILs–OH@hCNC-55在连续五个循环中仍保持了其催化性能，显示出优异的可重复使用性、结构稳定性和再生能力。通过原位FTIR和¹H NMR光谱分析，阐明了反应机制，揭示了PILs–OH与碳载体之间的协同效应。这项工作为设计高效且稳定的异相CO₂转化催化剂提供了一种新策略，突显了基于碳的纳米材料在可持续催化应用中的潜力。