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CO2化工利用是绿色化学化工研究前沿。CO2经尿素转化为碳酸二甲酯(DMC)或氨基甲酸甲酯(MC)，进一步与有机胺反应制备脂肪族异氰酸酯产品，不但可以替代传统光气路线，而且可以实现CO2的高值温和转化，是目前CO2化工利用技术研究的热点。本论文针对非光气合成高附加值脂肪族异氰酸酯—1，6-己二异氰酸酯(HDI)的关键问题，以非均相催化体系为重点，分别探索由碳酸二甲酯、氨基甲酸甲酯合成中间体1，6-己二氨基甲酸甲酯(HDC)以及HDC热解制备产品HDI工艺路线，创新性提出HDA和MC经两段变温反应工艺制备HDC以及HDC低沸点溶剂加压热解制备HDI工艺;深入开展催化剂筛选、催化反应机理、反应动力学和工艺条件优化研究，为非光气制备HDI工程化应用提供理论基础。主要研究内容和进展如下:
(1)针对DMC和1，6-己二胺(HDA)反应合成中间体HDC，基于均相催化剂，通过重结晶、柱层析等分离手段，明确反应过程中间体为1-（6-氨基）六亚甲基单氨基甲酸甲酯(HMC)，主要的不可逆副产物为N-HDA、N-HMC和N，N-HMC，进而建立反应过程主副产物生成的反应网络;热力学分析表明，反应过程烷基化不可逆副反应易发生，应筛选更高效的催化剂。
(2)针对HDA和DMC反应过程，筛选出具有较高催化活性的AISBA-15非均相催化剂，深入考察了催化剂负载量、反应温度、反应时间、摩尔配比、催化剂用量等工艺条件的影响规律。结果表明，在催化剂浓度5％，反应温度70℃，反应时间35h，DMC和HDA的摩尔比为6∶1条件下，HDC的收率最高为84％;催化剂经过四次循环后，HDA的转化率和HDC的收率没有明显变化。
(3)采用原位红外技术，研究A(l)SBA-15催化HDA和DMC反应合成HDC过程的催化机理，发现催化剂和DMC有明显的相互作用，结合反应过程红外谱图的变化，推测催化剂中A(l)组份和DMC的羰基氧发生相互作用，导致其羰基对于的红外峰发生蓝移，因此提出了反应过程的加成消去机理;在催化反应机理研究基础上，建立反应过程的动力学模型，进一步分析表明中间体HMC和DMC反应生成HDC是整个过程的速控步骤，反应的指前因子为k0=2.64E+04mol-L(g·min)-1，反应活化能为E=45.7kJ/mol。
(4)开展氨基甲酸甲酯(MC)和HDA反应合成中间体HDC新工艺研究。创新性地提出两步变温反应工艺，大幅度抑制了聚脲副产物的生成。筛选出高活性的CeO2催化剂，在优化的条件下，HDC收率最高为87.7％，较一步反应工艺提高10％左右，聚脲物质选择性大幅度降低，仅为5.1％，其它副产物可以直接进入下一步热分解反应;催化剂经4次循环实验后，活性基本稳定，产物HDC收率没有明显变化。
(5)针对HDC热解制备HDI反应过程，创新性提出低沸点溶剂加压热解的新思路。采用热分析技术表明，HDC热解过程可分为HDC热解生成HDI、HDI聚合生成碳化二亚胺及HDI深度聚合三个阶段;动力学研究结果表明，HDC热分解机理函数为G(α）=（1-α）-1/2，反应活化能E=119.51kJ/mol，指前因子lgA=14.82s-1;初步实验研究表明，采用Co2O3作为催化剂，在优化反应条件下，HDC转化率为100％，HDI收率达到89％，反应过程物料损失率约5％，优于目前报道的结果。