불균일 아연 촉매를 이용한 이산화탄소와 에폭사이드의 공중합
Heterogeneous ZInc-catalyzed Copolymerization of CO₂ and epoxides
- 주제(키워드) 폴리카보네이트 , 이산화탄소 , zinc 기반 공중합 촉매 , DMC 촉매
- 주제(DDC) 621.042
- 발행기관 아주대학교
- 지도교수 장혜영
- 발행년도 2023
- 학위수여년월 2023. 2
- 학위명 석사
- 학과 및 전공 일반대학원 에너지시스템학과
- 실제URI http://www.dcollection.net/handler/ajou/000000032644
- 본문언어 한국어
- 저작권 아주대학교 논문은 저작권에 의해 보호받습니다.
초록/요약
이산화탄소의 무독성, 경제성 및 환경과 관련된 이유로 그 활용과 관련된 화학이 많은 관심을 끌고 있다. 특히, 이산화탄소를 원료로 만들어지는 고분자가 석유화학 원료로부터 만들어 지는 대부분의 합성 고분자를 대체할 경우 친환경적 또는 경제적 효과를 기대할 수 있다. 이에 이산화탄소를 원료로 하는 중합반응 촉매에 대한 연구가 지속적으로 진행되어 오고 있다. 이산화탄소 그 자체는 고분자로 전환될 수 없지만, 에폭사이드를 공단량체로 함께 도입할 경우 촉매에 의한 반응을 통해 고분자로 전환될 수 있으며 1969년 이노우에 교수에 의해 발표되었으나 공중합 촉매의 낮은 활성 (TON = 6, TOF = 0.12 h-1)으로 인해 상업적인 활용을 위해서는 좀더 획기적인 개선이 요구된다. 따라서, 본 연구에서는 개선된 활성을 갖는 촉매 합성을 제안하고자 한다. Zn의 표면적을 넓히기 위해 기존 ZnGA를 납작한 형태로 만들어 H3Co(CN)6 와 결합하여 촉매 활성을 증진시켰으며 이후에는 다양한 Zinc source와 -OH기가 있는 물질을 결합한 후 H3Co(CN)6 처리를 하여 촉매의 활성 및 이산화탄소 분율을 높이고자 연구하였다.
more초록/요약
For reasons related to the non-toxicity, economy, and environment of carbon dioxide, chemistry related to its use is attracting a lot of attention.Particularly, when a polymer made of carbon dioxide as a raw material replaces most of the synthetic polymers made from petrochemical raw materials, eco-friendly or economic effects can be expected. Accordingly, research on polymerization reaction catalysts using carbon dioxide as raw materials has been continuously conducted. Carbon dioxide itself cannot be converted into a polymer, but when epoxide is introduced as a comonomer, it can be converted into a polymer through a catalytic reaction and was announced by Professor Inoue in 1969, but due to the low activity of copolymerization catalysts (TON = 6, TOF = 0.12 h-1), more drastic improvement is required for commercial use. Therefore, in this study, catalyst synthesis with improved activity is proposed. In order to increase the surface area of Zn, existing ZnGA was made in a flat shape and combined with H3Co(CN)6 to promote catalytic activity, and then various Zinc sources and materials with -OH groups were combined to increase catalyst activity and carbon dioxide fraction.
more목차
I. Introduction 1
II. Result and Discussion 7
Part 1. ZnGA의 표면 변형을 통한 Zinc 기반 촉매 합성
1. 촉매 합성 전략
(1) ZnGA의 표면 변형 (2D ZnGA) 7
(2) 2D ZnGA의 표면변형 (Co-modified ZnGA) 9
2. 고분자 중합결과
(1) 2D ZnGA의 당량이 조절된 촉매 제조 및 고분자 중합 결과 13
(2) 중합 조건 최적화 15
(3) 다양한 에폭사이드를 이용한 고분자 합성 17
(4) 합성한 고분자의 구조 및 물성 분석 18
3. 메커니즘 22
Part 2. Zinc carboxylate를 활용한 DMC 촉매 합성
1. carboxylic acid를 활용한 촉매 합성
(1) Zinc carboxylate 합성 조건 최적화 24
(2) 다양한 diacid를 활용한 촉매 합성 26
(3) 다양한 Zinc source에 따른 DMC 촉매 활성 29
2. 페놀산을 활용한 Zinc 기반 DMC 촉매 합성
(1) 다양한 페놀산을 활용한 DMC 촉매 합성 31
(2) 두가지 전략으로 합성한 DMC 촉매의 고분자 중합 반응 33
III. Conclusion 41
IV. Experimental section 42
1) Synthesis of Zinc catalysts
(1) 2D-ZnGA의 표면변형 42
(2) Zinc carboxylate를 활용한 DMC 촉매 합성 45
2) Epoxides/CO2 copolymerization
(1) General Procedure 46
(2) Other epoxides/CO2 copolymerization 47
V. Reference 48
Abstract 50
