The fixation of CO₂into cyclic carbonates using the emerging ionic liquid (IL) technology is reviewed from a multi-scale viewpoint.

Development of efficient, cheap and recyclable catalysts for a reaction under green reaction conditions is still a very attractive topic. In this work, the cycloaddition reactions of CO2 with various epoxides to form five-membered cyclic carbonates catalyzed by chitosan functionalized 1-ethyl-3-methyl imidazolium halides (CS-EMImX, X = Cl, Br) without additional solvent and metal co-catalyst were achieved in high yield and selectivity. The catalyst could be easily recovered and reused five times with high catalytic activity and selectivity. Besides, a possible catalytic cycle for the hydrogen bond assisted ring-opening of epoxide and activation of CO2 induced by the nucleophilic tertiary nitrogen of the chitosan was also proposed. The process represents a simple, ecologically safe and cost-effective route to synthesize cyclic carbonates with high product yield, as well as easy catalyst recycling.

In order to overcome existing solid catalysts' disadvantages of low stability and activity, urea-derived graphitic carbon nitrides (u-g-C3N4) with higher stabilities and more active centers were prepared under different temperatures (550–450 °C). With a decrease in preparation temperature from 550 °C to 480 °C, a u-g-C3N4 of lower crystallinity with a smaller polymerization degree was obtained and found to have a higher catalytic activity for CO2 conversion into propylene carbonate. The higher activity of the u-g-C3N4 caused by decreasing the temperature might be ascribed to the lower crystallinity and polymerization degree, which led to more edge defects, wherein the incompletely-coordinated nitrogen atoms served as the main active sites in the cycloaddition reaction. Among all the prepared catalysts, that prepared at 480 °C (u-g-C3N4-480) showed the highest catalytic activity for CO2 conversion and exhibited great suitability for other epoxide substrates.

Abstract A series of acid–base bifunctional catalysts (ABBCs) that contain one or two Brønsted acidic sites in the cationic part and a Lewis‐basic site in the anionic part are used as efficient catalysts for the synthesis of cyclic carbonates by cycloaddition of CO 2 to epoxides, without the use of additional co‐catalyst or co‐solvent. The effects of the catalyst structures and various reaction parameters on the catalytic performance are investigated in detail. Almost complete conversion can be achieved in 1 h for propylene oxide using [{(CH 2 ) 3 COOH} 2 im]Br under mild reaction conditions (398 K and 2 M Pa). Furthermore, the catalyst can be recycled over five times without substantial loss of catalytic activity. This protocol is found to be applicable to a variety of terminal epoxides, producing the corresponding cyclic carbonates in good yields and high selectivities. A synergistic effect of the acidic and the basic sites as well as suitable hydrogen‐bonding strength of ABBCs are considered crucial for the reaction to proceed smoothly. The activities of the ABBCs increase remarkably with increasing carboxylic‐acid chain length of the cation. This metal‐ and solvent‐free process thus represents an environmentally friendly process for BTC‐catalyzed conversion of CO 2 into value‐added chemicals.

An environmentally benign catalytic system consisting of 1,8-diazabicyclo[5.4.0]-undec-7-ene (DBU) and cellulose was developed for CO2 chemical fixation with epoxides under metal-free and halide-free conditions. Due to the dual roles played by DBU and cellulose on the activations of CO2 and epoxide, the reaction could be performed with high activity and selectivity. A possible catalytic cycle for the hydrogen bond assisted ring-opening of epoxide and the activation of CO2 induced by DBU was proposed. The process herein represents a simple, ecologically safe and efficient route for CO2 chemical fixation into high value chemicals.

Catalytic conversion of C1 molecules, such as CO, CO2 and CH4, into fuels and chemicals is a pivotal area in sustainable energy technologies. This process is crucial for mitigating environmental...

Abstract The formation and control of pollutants emitted from fuel combustion have always been a focal point in combustion chemistry. Key pollutants primarily include nitrogen oxides (NOx) and sulfur oxides (SOx), making it crucial to elucidate the formation processes of nitrogen and sulfur components during combustion for pollutant control. Due to the highly coupled evolution processes of both components, independent reaction mechanisms struggle to describe this process, thus considering the interactions between them is significant for the evolution of nitrogen and sulfur components. This paper investigates the promotional or inhibitory effects between nitrogen and sulfur components in fuel combustion experiments, with the magnitude of this interactive effect varying between 2% and 250%, contingent upon the equivalence ratio and the N/S ratio impacts. Additionally, from a microkinetic perspective, two mechanisms underlying N/S interactions are identified: direct and indirect interactions. Direct interaction involves the formation of NS radicals, primarily through direct reactions of nitrogen species (NOx/HCN/NHi, where i ranges from 0 to 3) with sulfur constituents (SOx/H2S). Conversely, indirect interaction alters the radical pool via the intervention of NO or SO2, subsequently influencing each other's reaction pathways. It is noted that the current reaction system is incomplete, lacking key reactions, while the kinetic parameters of some reactions are still contentious. Advanced theoretical calculations are needed to refine the N/S interaction reaction model, in order to provide more accurate predictions for nitrogen and sulfur pollutant levels.