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離子液體在雙相吸附劑捕獲二氧化碳中的應用

2024-09-11 13:00:07 sh默尼 21

二氧化碳捕獲對于減少溫室氣體排放,實現碳中和具有重要意義。有機胺水吸附劑具有良好的吸附性能、成熟的工業技術以及較低的成本等優點,但由于其再生能耗較高,極大地限制了其在二氧化碳捕獲方面的應用。因此,開發低再生能耗的二氧化碳吸收劑是研究的熱點。近年來,雙相吸收劑已成為一種可靠的替代品,各種胺基雙相吸收劑被開發出來。


多胺,包括三乙烯四胺(TETA)二乙烯三胺(DETA),能實現二氧化碳吸附且吸附速率較快。因此,多胺通常用于制備雙相吸收劑,但二氧化碳與多胺中的伯胺或仲胺反應生成氨基甲酸酯分子,在含水量較低的條件下容易發生聚集,生成沉淀。前人研究發現,1-丙醇作為弱氫鍵堿,能代替水作為溶劑,破壞體系中復雜的氫鍵網絡,降低體系粘度,從而減少氨基甲酸酯分子的聚沉。因此,可以通過添加特殊物質來破壞氨基甲酸酯之間的分子相互作用,使吸收劑在二氧化碳捕獲期間仍保持液態。離子液體是一種室溫熔鹽,其電離和自組裝能力優異。氨基酸離子液體(AAILs)因其優異的二氧化碳吸附性能而備受關注。已有的研究發現,烷基鏈越長,氨基越多,對二氧化碳的吸附效果越好。但其結構對雙相吸收劑的影響還尚未研究。

基于此,來自南京大學陳美思張鋒和張志炳團隊在TETA-Eim-H2O(TEH)Eim1-乙基咪唑)中加入AAILs,設計了新型雙相吸收劑(TEHI)。基于TETA中的多個吸附位點以及氨基酸離子液體中豐富的氫鍵網絡和靜電環境來調節相分離性能,從而實現二氧化碳的捕獲。

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