河南省绿色化学国际联合实验室

一、实验室简介

河南省绿色化学国际联合实验室是河南师范大学和美国怀俄明州立大学联合组建的国际联合实验室。实验室中方负责人是国家有突出贡献中青年专家王键吉教授，美方负责人是美国怀俄明州立大学绿色能源实验室主任Maohong Fan 教授。

联合实验室主要围绕清洁能源的开发与利用、酸性气体的捕集与转化等方面开展工作。近年来已经合作完成高水平研究论文20余篇，出版专著1部。

二、研究方向

1. 清洁能源的开发与利用：生物质能源高效利用；煤资源清洁利用；离子液体的构效关系；

2. 酸性气体的捕集与转化：酸性气体的捕集；二氧化碳的转化利用

     

三、代表性成果

成果1 名称：Efficient Photoelectrochemical Reduction of Carbon Dioxide to Formic Acid: Functionalized Ionic Liquid as an Absorbent and Electrolyte. Angew. Chem. Int. Ed.,2017, 56, 11851-11854

成果简介：以功能化离子液体溴化1-胺丙基-3-甲基咪唑为CO₂的吸收剂和光电还原体系的电解质，以三氧化钨/钒酸铋复合薄膜为光阳极、银片为电阴极，通过光电化学还原方法成功地将CO₂高效转化为甲酸。在外加电压为1.7 V时产物甲酸的法拉第效率达到94.1%，电能到化学能的转化效率达到86.2%。电化学表征和密度泛函理论计算等结果表明，电极表面离子液体与CO₂之间较强的相互作用对CO₂活化起到了重要作用。该研究集绿色溶剂离子液体对CO₂的捕集和转化于一体，利用室温气体CO₂光电化学还原制取高附加值的能源化学品，为减少CO₂排放和闭合碳循环，为实现CO₂的高效转化和利用提供了一种新的思路。

成果2 名称：An Experimental and Theoretical Study on the Unexpected Catalytic Activity of Triethanolamine for the Carboxylative Cyclization of Propargylic Amines with CO₂. Chemsuschem, 2017, 10, 2001-2007.

在温和的条件下，以廉价的有机催化剂将二氧化碳化学固定并转化成有机化学品是亟需解决的难题。本文首次报道了一种廉价且可生物可降解的三乙醇胺为催化剂，该催化剂在常压下可以高效地催化丙炔胺与CO₂的环加成过程。DFT理论计算结果表明，三乙醇胺与CO₂作用产生环状碳酸酯中间体在该催化过程中起着重要的作用。

成果3 名称：Efficient Ionic-Liquid-Promoted Chemical Fixation of CO₂ into alpha-Alkylidene Cyclic Carbonates. Chemsuschem, 2017, 10, 1120-1127 .

将二氧化碳转化成高附加值的有机化学品是当前可持续化学研究的重点领域。尤其是在非金属催化剂条件下，合成a-烷基环状碳酸酯是一种非常重要的固定CO₂的方式之一。我们首次报道了以离子液体作为溶剂和催化剂可以高效的催化这一反应。相比其他有机催化剂，离子液体易回收再利用，且活性没有明显的损失。通过NMR光谱实验和DFT理论计算，发现离子液体中的阴阳离子在催化过程起着重要的协同作用。