中國科大陳昶樂教授課題組：“雙管齊下”的烯烴聚合催化劑調控策略
2020-03-06 來源：中國科學雜志社
聚烯烴是目前產量最大、用途最廣泛的高分子材料。聚烯烴全球年產量高達1.8億噸, 占全部塑料產量的一半左右。新型催化劑的發展一直以來都是聚烯烴領域的一個研究熱點和核心驅動力。近年來, 后過渡金屬配合物催化的烯烴聚合受到了學術界和工業界的廣泛關注。在烯烴聚合催化劑的設計中, 配體結構中取代基團的電子效應和位阻效應都能夠顯著地影響催化劑的性能。但是, 在以往絕大多數研究中, 這兩種效應通常被作為兩個獨立變量來單獨進行調節。
近日, 中國科學技術大學高分子科學與工程系的陳昶樂教授課題組設計了一種協同策略, 可以同時調節配體的電子以及位阻效應。基于這一策略所制備的二亞胺鈀、鎳催化劑均可以高效的實現烯烴聚合反應, 制備高性能的聚烯烴材料。該研究結果“Concerted stericand electronic effects on α-diimine nickel- and palladium-catalyzed ethylene polymerization and copolymerization”以封面論文形式發表于Science Bulletin2020年第4期。在該類催化劑中, 4個二苯甲基和6個甲氧基/氟取代基被引入到二亞胺配體的結構中(圖1)。與含有2個甲氧基的已知催化劑相比(Ni-OMe, Pd-OMe), 該文合成的含6個甲氧基的催化劑(Ni-3OMe, Pd-3OMe)在乙烯聚合中的關鍵性能參數上同時得到了優化(催化劑的活性、熱穩定性等, 聚乙烯的分子量、熔點、支化度、力學強度等)。
圖2 (a) Pd-3OMe的單晶結構; (b) 與Pd-OMe相比, Pd-3OMe中二苯甲基更加靠近金屬中心; (c) Pd-3OMe中Pd金屬中心附近的空間位阻效應顯著強于Pd-OMe; (d) 與Pd-OMe相比, Pd-3OMe得到的聚乙烯的力學性能更為優異
可以設想, 這種“雙管齊下”的設計策略還可以被應用于更多其它類型的有機或金屬配合物催化劑的研究中。多種取代基相得益彰, “攜手”實現催化劑的高性能化。論文鏈接：https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S2095927319306632
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（責任編輯：xu）
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