Эффективное улавливание углекислого газа с использованием двумерных ионных жидкостей

Новая технология улавливания, утилизации и хранения CO2 привлекла широкое внимание в контексте глобальной озабоченности по поводу изменения климата и контроля над выбросами парниковых газов.
Благодаря сверхнизкому давлению паров и экологичности ионные жидкости считаются новым типом адсорбентов СО2. Они состоят только из катионов (положительно заряженных ионов) и анионов (отрицательно заряженных ионов).
Недавно ученые обнаружили, что двумерные ионные жидкости демонстрируют совершенно иное поведение при плавлении, чем объемная фаза, что приводит к высокой способности адсорбировать СО2 и структурной прочности в процессе адсорбции-десорбции СО2. Исследовательскую группу возглавили профессора Суоцзян Чжан и Хунъян Хэ из Института технологии процессов (IPE) Китайской академии наук (CAS).
Это исследование было опубликовано 12 июля 2022 года в журнале Cell Reports Physical Science.
Ученые обнаружили, что ионные жидкости могут образовывать двумерную монослойную упорядоченную в шахматном порядке структуру, когда они поддерживаются металлической поверхностью. Двумерные ионные жидкости демонстрировали аномальные ступенчатые процессы плавления, включающие локализованное вращение, перевернутые вне плоскости и полностью неупорядоченные состояния, а не единую точку плавления для объемных ионных жидкостей.
«Анионы и катионы расположены вместе в шахматном порядке, образуя таким образом двумерную упорядоченную сеть Z-связей. Это делает более вероятным многоступенчатое поведение плавления, такое как ионное вращение и переворот», — сказал профессор Хе.
Моделирование массивной молекулярной динамики показывает, что двумерные ионные жидкости демонстрируют отличные характеристики для захвата CO2 из-за ненасыщенных и открытых Z-связей. Мольная доля СО2, адсорбированного двумерным [Mmim]PF6, была улучшена как минимум на порядок по сравнению с соответствующими объемными ионными жидкостями.
«Более высокая способность к адсорбции СО2 предполагает, что такие двумерные ионные жидкости могут служить функциональными слоями катализатора для усиления процесса массопереноса СО2, что важно для фиксации и преобразования СО2», — сказал доцент Янлей Ван из IPE.
Ожидается, что этот метод двумерного редактирования ионных жидкостей обеспечит новый метод точного управления и функционального проектирования жидкостей, что является многообещающим для различных приложений химической технологии, включая растворители, электролиты и жидкие катализаторы.
Источник: https://scitechdaily.com/effective-carbon-dioxide-capture-using-two-dimensional-ionic-liquids/