전 세계 탄소 배출량이 지속적으로 증가하고 플라스틱 오염이 심각해지는 이중 도전에 직면하여, CO₂와 에폭사이드의 개환 공동 중합 반응(ROCOP)을 실현하는 효율적인 촉매 시스템 개발이 친환경 고분자 합성 분야의 연구 핵심이 되었다. 본 연구에서는 일단계 아실화 반응을 통해 강인한 공액 골격을 갖는 리간드를 구축하고, 활성 중심 간 협동 효과를 크게 향상시킨 신형 삼중 중심 포르피린 알루미늄 착물(T-TPPAl)을 설계 및 합성하였다. 이 촉매는 CO₂와 프로필렌 옥사이드(PO)의 공동 중합 반응에서 우수한 촉매 성능을 나타내었으며, 최고 폴리카보네이트 선택도는 98.4%, 카보네이트 단위 함량은 96.4%를 넘었다. 연구 결과 촉매 성능은 CO₂ 압력에 크게 의존함을 보여주었다: 중간 압력(3~7 MPa)에서는 높은 선택도와 높은 카보네이트 함량을 얻을 수 있으며; 초임계 CO₂ 조건에서는 활성 중심의 협동 작용이 강화되어 에폭사이드 활성화와 연속적인 개환 삽입이 크게 가속되어 폴리에테르 사슬 비율이 증가하고 카보네이트 단위 함량은 감소하지만 폴리카보네이트 선택도는 여전히 높은 수준을 유지하였다. 본 연구는 우수한 성능의 다중 중심 포르피린 알루미늄 촉매를 성공적으로 개발하였으며, 반응 생성물 구조 조절과 반응 공정 최적화를 위한 이론적 기초를 제공하고, 친환경 고분자 재료의 산업화 합성 경로를 위한 새로운 아이디어와 방향을 제시하였다.

포르피린 알루미늄 착물; 협동 촉매; 이산화탄소; 프로필렌 옥사이드; 개환 공동 중합