功能化离子液体的结构设计与调控

  • 博士生组 票数:478
  • 姓       名:陈凯宏
  • 导       师:王从敏
  • 成果类别:论文著作类
  • 院系(学园):化学系
团队介绍

        王从敏教授领导的绿色化学课题组主要从事离子液体的结构设计与气体捕集研究。在J. Am. Chem. Soc., Angew. Chem. Int. Ed., AIChE J.等杂志上发表学术论文82篇,申请国家发明专利45项,其中25项已授权。获国家技术发明二等奖1项,浙江省科学技术二等奖1项,教育部科学技术进步二等奖1项,获全国“离子液体与绿色过程”青年奖,并获国家自然科学基金优秀青年基金项目资助,获第十七届中国科协求是杰出青年成果转化奖,为浙江省重点创新团队核心成员。

团队照片

科研心得

        化学是一门以实验为基础的学科,屡战屡败、屡败屡战是科研中的常态,因此多动手,多尝试才会更容易得到想要的结果。在不断求是的过程中,充满了各种不确定性,这也是科研中的乐趣之所在。要想在繁多的结果中找到本质的联系,一个屡试不爽的方法便是充分发挥自己创新的能力,从不同角度思考,从多个方面相印证。在科研的求是创新之余,也要读文献,听讲座,只有保持自己的日新月异,才会有更好的想法。

成果简介

离子液体  由你设计


离子液体的结构和常见的食盐(NaCl)相似,都是一种完全由阴、阳离子构成的盐。通过改变其中阴、阳离子的组合,可以设计合成出各种结构、性质不同的离子液体。正是由于它的可设计性,我们便可以根据不同的需求来设计具有特定功能的离子液体。

氮氧化物是雾霾的元凶之一,而工业排放的废气中一氧化氮(NO)又是氮氧化物的主要成分。我们设计合成了碱性功能化的唑型离子液体,应用于NO的吸收。实验发现,这种离子液体的NO吸收量比目前的吸收剂要高近三倍!而且这种离子液体还可以方便的进行循环利用。这是离子液体化学捕集NO的首次报道,发表在化学顶级期刊Angew. Chem. Int. Ed. (IF= 11.71) 上。

        CO2是大家熟知的温室气体,同时也是一种丰富的C1资源,可以用来合成具有高附加值的化学品。由于CO2是一种热力学稳定的分子,所以大多数反应都需要在苛刻的条件下才能进行。我们将碱性功能化的离子液体应用到CO2和炔醇的反应中,发现即使CO2浓度很低,反应仍有很好的收率。更为有意思的是,由于离子液体捕集CO2的性能优异,因此可以极大地降低所需催化剂的碱性,该成果发表在Chem. Comm. (IF= 6.57) 上。此外,我们以炔醇水合反应来研究计算机辅助设计方法的可行性。在该反应中,CO2作为助催化剂,碱性精细调控的功能化离子液体作为催化剂。首先通过简单的DFT计算,我们筛选了活性高效的几种离子液体。通过实验验证,我们发现结果与预测完全吻合!该工作为碱催化反应和CO2的利用提供了一种新的思路。相关论文发表在J. Am. Chem. Soc. (IF= 13.03) 上,并引起了国内外研究者的广泛关注,被Synform杂志作为Literature Coverage报道。


CO2转化-CC

NO吸收-angew

计算辅助-JACS