新型催化剂 PANAMI-Au0F：温和高效转化 CO2为羧酸的新希望

为解决当前 CO2转化存在反应条件苛刻、催化剂效率低和难回收等问题，研究人员开发新型催化剂 PANAMI-Au0F。该催化剂在温和条件下催化苯乙炔与 CO2羧化，产率高且可循环使用，为 CO2可持续转化提供新途径。

　　

研究背景

在全球环境问题日益严峻的当下，大气中二氧化碳（CO₂）浓度不断攀升。这主要是因为人们对化石燃料的使用越来越多，而 CO₂作为主要的温室气体，其过量排放正加剧着气候变化和全球变暖。为了缓解 CO₂排放带来的影响，二氧化碳捕获与封存（CCS）以及二氧化碳去除（CDR）等相关研究广泛开展。

同时，CO₂也被视作一种有价值且可再生的碳源。将 CO₂转化为高价值化学品的研究备受关注，其中利用 CO₂对末端炔烃进行直接 C-H 羧化合成炔羧酸，原子利用率高，这些羧酸在药物化学、生物活性化合物及导电聚合物合成中是重要的基础材料。

然而，现有的 CO₂转化方法存在诸多问题。多数均相和非均相催化体系需要高温高压等苛刻反应条件，这不仅增加了生产成本，还限制了实际应用。而且，目前一些催化剂在回收和产品分离方面存在困难，例如葡萄糖醋酸酯修饰的离子液体（ILs）虽然对 CO₂反应催化活性高，但难以回收利用。所以，开发能在温和条件下高效催化且可回收的新型催化剂迫在眉睫。

研究开展与结论

为了解决上述问题，来自未知研究机构的研究人员开展了一项重要研究。他们设计并合成了一种新型多相催化剂 PAN_AMI-Au⁰F，这是一种功能化的聚丙烯腈纤维。研究人员先将含有乙酰葡萄糖基和 4 - [(2 - 甲基 - 1H - 咪唑 - 1 - 基) 甲基] 苯甲酸甲酯的咪唑鎓离子液体接枝到聚丙烯腈纤维表面，然后使其与金纳米颗粒（AuNPs）配位。

研究结果显示，该催化剂在温和条件下（0.5 mol% 催化剂，50°C，10 h，1 atm CO₂），催化苯乙炔与大气中的 CO₂羧化反应，产率高达 98%。而且，该催化剂的循环使用性能良好，连续进行五次催化循环后，产率仍能保持在 91%，在克级合成中也能达到 90% 的产率。这一成果为从废气中可持续地将 CO₂转化为增值化学品提供了温和、高效且可回收的催化体系，对推动碳循环经济发展具有重要意义，相关研究成果发表在《European Polymer Journal》上。

研究方法

研究人员主要运用了以下关键技术方法：首先是化学合成技术，通过一系列化学反应合成乙酰葡萄糖基 2 - 甲基咪唑鎓离子液体，再将其与聚丙烯腈纤维进行接枝反应，并使纤维与金纳米颗粒配位。其次，采用重量分析方法，通过计算重量增益（w，%）和功能度（f，mmol g^-1）来量化功能化纤维的改性程度。

研究结果

1. 合成乙酰葡萄糖基 2 - 甲基 - 咪唑鎓：研究人员详细描述了化合物 A（3 - (1 - 甲基 - 1H - 咪唑 - 2 - 基)-1 - (4 - 甲氧基苯基) 丙 - 2 - 烯 - 1 - 酮）的合成过程，通过特定的原料和反应条件，为后续催化剂的制备奠定基础。
2. 机械强度：研究人员提出可以通过重量增益（w）和功能度（f）两个指标来量化功能化纤维的改性程度，为评估纤维的性能提供了量化依据，这对于研究催化剂载体的性能有重要意义。

研究结论与讨论

研究人员成功制备了新型聚丙烯腈纤维催化剂 PAN_AMI-Au⁰F。该催化剂凭借其独特的结构，能够有效促进 CO₂的富集，在温和条件下高效催化苯乙炔与 CO₂的羧化反应。其出色的催化活性和良好的循环稳定性，在实际应用中展现出巨大潜力。

这一研究成果不仅为 CO₂转化领域提供了新的催化体系，也为解决当前环境和能源问题提供了新的思路。未来，有望在此基础上进一步优化催化剂性能，拓展其在更多 CO₂转化反应中的应用，推动碳循环经济的快速发展。