“电子受体+配位络合”双功能化离子液体的设计及溶解贵金属的研究
批准号:
22078302
项目类别:
面上项目
资助金额:
63.0 万元
负责人:
丰枫
依托单位:
学科分类:
资源、环境与生态化工
结题年份:
2024
批准年份:
2020
项目状态:
已结题
项目参与者:
丰枫
中文摘要
从电子垃圾、失效催化剂等废弃资源中高效、绿色回收贵金属不仅有重大经济价值,更是我国坚持可持续发展道路的必然要求。本项目提出通过目标导向的精准分子设计,实现离子液体“电子受体+配位络合”双功能化。利用功能离子液体的电子传输途径迁出金属团簇的自由电子,使金属处于缺电子不稳定状态;为求电荷重新平衡,团簇表面带正电荷的金属阳离子倾向于脱离骨架和强配位能力的离子液体反荷离子形成络合阴(阳)离子,再与得到电子的离子液体有机阳(阴)离子通过氢键扩展、π堆积等作用形成稳定超分子结构,实现团簇外金属离子二次稳定。通过以上作用协同,逐步将金属原子从骨架中剥离,达到溶解目的。实现离子液体由“公认稳定剂”到“溶解剂”的转变,开创性地将离子液体引入贵金属回收领域,重点研究功能化离子液体的设计与合成、金属与离子液体间的电子迁移和络合稳定机制、离子液体循环使用机制等内容。为开发含贵金属废弃资源的回收新方法提供研究基础。
英文摘要
It is not only of great economic value but also of necessity for sustainable development to recover precious metals efficiently and environmentally friendly from waste resources such as electronic waste and invalid catalysts containing precious metals. In this study, it is proposed to introduce strong electron absorption groups into the cation (anion) of the ionic liquid, and to design the electronic transport path, and to introduce the counter ion with strong coordination ability, so as to realize the bifunction ionic liquid with "electron receptor + coordination complexation". Through the interaction of functional ionic liquids and metal clusters, the free electrons of metals are transported to the ionic liquids, which makes the metal in an electron deficient and unstable state; At the same time, the coordination anion (cation) could be formed by the interaction of the counter ion with strong coordination ability interacting and the metal cation on the surface of the metal cluster. And then a stable supramolecular structure was generated by the interaction of the coordination anion (cation) with the organic cation (anion) of the ionic liquid through hydrogen bond expansion and π stacking. Under the above synergistic effect, metal atoms are gradually separated from the clusters and finally dissolved. The design and synthesis of functional ionic liquids, the mechanism of electron migration and complexation stability between metals and ionic liquids, and the mechanism of ionic liquid circulation will be investigated. And the results of this study can provide the research basis for the development of new recycling methods of precious metal containing waste resources
贵金属因其性质稳定、导电性好等优点被广泛应用于航空航天和化工等领域,但如何实现贵金属资源绿色、高效回收仍是一个难题。本项目以贵金属绿色、高效回收为研究方向,以“电子转移+配位络合”作用机制为设计依据,制备了[dibmim]Cl、[BIim][Cl3]等一系列功能化离子液体,实现Pd、Au、Pt、Rh等贵金属单质的高效溶解(在最佳反应条件下,其溶解率分别可达100%、100%、98.62%和90.65%)。本项目的顺利开展解决了以下两个关键科学问题:1)揭示离子液体与金属纳米颗粒之间的相互作用机理,迁移贵金属团簇自由价电子和剥离骨架阳离子的原理和方法;2)通过贵金属溶解机理导向的分子设计,揭示在离子液体结构中引入关键官能团,实现精准功能化的原理和方法。. 除此之外,本项目还为离子液体定向功能化设计在催化材料设计、催化剂活性中心调控等方面的应用提供新方法、新思路,将离子液体和金属之间相互作用的研究成果延伸到催化领域,创建“离子液体-金属”新型催化体系,并且在乙炔氢氯化制氯乙烯和苯并三氮唑紫外吸收剂合成等催化反应体系中取得系列成果:1)利用[BIim][Cl3]离子液体高效的电子转移以及配位络合能力稳定Au3+离子,构建了Au-SILP催化剂,有效防止催化剂失活,长效催化乙炔氢氯化反应;2)利用负载碱性离子液体相与金属活性组分的相互作用改变催化剂表面微环境,构建“转移加氢位-碱性位”的双功能协同作用催化剂,以乙二醇为氢供体通过转移加氢工艺,高效、稳定合成高品质苯并三氮唑衍生物,显著降低生产成本及三废排放量。
电子定向富集、三维结构优化的“NHC-3D-COFs"材料构建及催化CO2合成环状碳酸酯反应机制的研究
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批准号:--
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项目类别:--
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资助金额:0万元
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批准年份:2024
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负责人:丰枫
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依托单位:
国内基金
海外基金