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FESE 前沿研究:用于CO2吸收的碳酸钾基三元变温混合物——表征和 DFT分析/h1>

时间:2024-06-06 来源:新闻中心

  是导致全球气候变暖的主要温室气体之一,煤炭、石油、天然气等非再生化石燃料的大量使用是造成大气中CO溶液吸收工艺具有再生容易、价格低、毒性较小和稳定能力好等优点,被认为是去除CO

  本文利用受阻胺(即2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMPD))制备了K2CO3基三元变温混合物(TTTM)用于吸收CO2,AMPD中的胺基对于N-HAMPD...OCO2间形成H键这一过程中发挥着及其重要的作用,显著改善了CO2在TTTM中的溶解度。借助傅里叶变换红外光谱(FT-IR)技术检验测试所制备溶剂中的官能团包括羟基、胺、碳酸根离子和脂肪族官能团。热重分析(TGA)发现,在二元混合物中加入AMPD 可提高TTTM的耐热性。粘度分析根据结果得出,TTTM的粘度高于K2CO3基转变温度混合物(TTM),而二者间的差异随着温度的升高而减小。此外,艾林的绝对反应速率理论被用于计算活化参数(ΔG*、ΔH*和ΔS*)。此外,加入AMPD后,CO2在TTTM中的溶解度也同时得到了改善。

  密度泛函理论(DFT)的计算结果也与上述实验结果较为吻合。DFT根据结果得出,TTTM+CO2体系比TTM+CO2体系具有更高的相互作用能(ΔE),表明前者的CO2亲和力更高。这项研究可能有助于更好地理解并通过选择正真适合的胺作为氢键供体,寻求氢键受体和氢键供体的最佳组合来进一步改善CO2在不一样溶剂中的溶解度。

  本文通过添加2-氨基-2-甲基-1,3-丙二醇(AMPD)作为氢键供体设计开发了高效K2CO3基变温混合物,可明显提高CO2的溶解度。结合系统性表征分析和理论计算等手段证实了AMPD在CO2吸收过程中的关键作用,研究成果有望为设计开发具有高CO2溶解度的绿色溶剂提供一种新的策略与思路。

  刘艳彪,东华大学教授,FESE青年编委。主要是做流动电化学领域的研究,以第一/通讯作者在Accounts of Chemical Research(1篇)、ES&T(6篇)和WR(3篇)等环境领域权威期刊发表论文100余篇,总被引5300余次,H指数43。荣获IWA首创水星奖(2021)、CCL青年科学家奖(2021)和中国纺织工业联合会科学技术进步一等奖(2019)。主持国家自然科学基金(面上项目)和上海市自然科学基金等多项研究课题。个人主页:

  郭东丽,女,29岁,东华大学环境科学与工程学院2019级博士研究生,导师为刘艳彪教授,主要是做纳米限域催化膜方向研究。

  由教育部主管、高等教育出版社主办的《前沿》(Frontiers)系列英文学术期刊,于2006年正式创刊,以网络版和印刷版向全球发行。系列期刊包括基础科学、生命科学、工程技术和人文社会科学四个主题,是我国覆盖学科最广泛的英文学术期刊群,其中13种被SCI收录,其他也被A&HCI、Ei、MEDLINE或相应学科国际权威检索系统收录,具有一定的国际学术影响力。系列期刊采用在线优先出版方式,保证文章以最快速度发表。