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二氧化碳(CO2)是一种储量丰富、价格低廉、无毒的C1资源，以其为原料制备大宗化学品是一条高附加值利用二氧化碳的有效途径。其中，利用二氧化碳与环氧化物反应制备环状碳酸酯和聚碳酸酯备受关注。环状碳酸酯可以被广泛地用作溶剂、电解液、燃料添加剂和合成聚合物的中间体;聚碳酸酯则可以用作制备食品和医用包装材料等。但是，二氧化碳热力学上高度稳定，合适的催化剂可以大大降低该反应的活化能，是活化二氧化碳、促进反应进行的有效方法。经过几十年的努力，科研工作者们已经制备出了一系列催化剂用于二氧化碳与环氧化物的共聚/偶联反应。其中的Salen钴催化剂不论是用于二氧化碳与环氧化物偶联还是共聚合，都体现了很高的活性和选择性，是该领域综合性能最好的催化体系。但是金属钴的毒性较大，尤其是作为生物降解塑料使用时，堆肥过程严格限制了钴的残留，因此大大限制了其应用。其它的催化体系如铁系、钛系和铝系催化剂，尽管单一某种性能指标很不错，却难以同时兼顾高活性、高选择性和高分子量等综合要求，尤其是催化二氧化碳与环氧丙烷(PO)的共聚反应的难度依然很大。本论文从环境友好型金属铝和铁系催化剂的设计和制备出发，通过设计合适的配体与金属配位形成配合物，以二氧化碳与环氧丙烷的共聚反应为主，同时也探讨了二氧化碳与其它环氧化物的偶联反应。所取得的主要结果如下: 1.以卟啉铝配合物为主体，通过将季铵盐引入到卟啉配体上，成功的合成了双官能化卟啉铝催化剂。该催化剂可以催化CO2与环氧丙烷(PO)共聚反应，显示出很高的催化活性和聚合物选择性。同时发现通过改变季铵盐与卟啉配体之间的碳链长度、轴向配体和季铵盐阴离子、卟啉配体取代基等可以起到调节催化剂催化性能的作用。当季铵盐与卟啉配体之间的碳链长度为6时，催化剂具有最好的催化活性和聚合物选择性;以NO3-为轴向配体和季铵盐阴离子时，催化剂具有较好的催化活性和聚合物选择性;而在卟啉配体上引入吸电子基团后，催化剂的聚合物选择性会得到明显提升，但催化活性和聚合物碳酸酯含量有所降低。在80℃和3 MPa下，催化剂6b的催化活性可以达到560 h-1，聚合物选择性为93％，聚合物的分子量达到96 kg mol-1，碳酸酯单元含量为94％。 2.鉴于金属残留物会影响聚合物PPC的稳定性，尤其是降解速度会明显加快的问题，我们考察了在双官能化卟啉铝催化剂存在下PPC的降解行为。结果表明，在25℃时，有催化剂残留而未加处理的聚合物降解很快，在20天内分子量从35.5kgmol-1下降至13 kg mol-1。为了延缓聚合物降解，我们对聚合物进行了盐酸处理，实验结果表明，30天内聚合物分子量没有明显变化。 3.金属卟啉催化剂活性较高，但制备复杂、价格昂贵又难以回收利用。共轭微孔聚合物(CMP)具备极高的比表面积、明确的孔结构和大π共轭效应等优点，不溶于水和普通有机溶剂，易于回收利用。结合两者优点，我们合成了卟啉铝基共轭微孔聚合物(Al-CMP)，其呈微小的颗粒状，平均尺寸为47 nm，内部主要呈微孔结构，平均孔径为1.42 nm，BET比表面积高达839 m2 g-1，孔体积为2.14 cm3 g-1。Al-CMP对CO2有很好的吸附能力，在273 K、1 bar下吸附二氧化碳的量为43.12 mg g-1。在PPNCl存在下，Al-CMP能很好地催化CO2/PO偶联反应，在70℃催化活性可以达到364 h-1，且重复利用5次后，仍有很好的催化效果。 4.以铁为中心金属，制备得到了两种新型的铁系催化剂，均能高效催化CO2/PO偶联反应，生成环状碳酸酯PC，无聚合物（聚醚或聚碳酸酯）生成，产物选择性好。催化剂8a和8b单独使用时，催化活性受温度影响很大。随着温度的上升，催化剂催化活性显著上升。当加入助催化剂后，催化剂的催化活性显著上升。当使用TBAB作为助催化剂时，在100℃、4 MPa的反应条件下，在催化剂8a或8b的作用下，6h内PO均能完全转化为PC。此外，催化剂8a和8b对二氧化碳和其他环氧化物的偶联反应也有很好的催化活性，且得到的环状碳酸酯CHC主要呈cis-构型。 5.铁系催化剂8a和8b均能有效催化二氧化碳/乙二醇二缩水甘油醚的偶联反应，其中8b显示出更高的催化活性，在合适的反应条件下，乙二醇二缩水甘油醚可以完全转化为相应的双环状碳酸酯。此外，催化剂8b/TBAB催化体系也可以高效催化二氧化碳与其他双环氧化物的偶联反应，并考察了双环氧化物分子结构等对催化剂催化活性的影响，发现主链长度增加会导致催化剂催化活性的下降，芳环的引入有助于催化活性的提高。利用所制备的双环状碳酸酯与二胺发生加聚反应，合成了侧链带有羟基的聚氨酯，该路线不用光气和异氰酸酯，是一条绿色制备聚氨酯的路线。由此得到的非异氰酸酯聚氨酯(NIPU)的分子量为25.4-30.2 kg mol-1，分子量分布指数为1.18-1.22。NIPU1的玻璃化转变温度为9℃，起始热分解温度（Td5％）为206℃。