氨基酸离子液体1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([C2mim][Gly])对CO2的吸收力研究

化石燃料（如煤和石油）的燃烧会产生大量的CO2排放到大气中，对**气候造成了严重影响。因此，探索CO2捕获和转化的解决方案非常重要。作为一类新兴的液体离子材料，如几乎可以忽略的蒸汽压、不燃性、宽液程以及可设计的结构，这使得ILs在碳捕获方面引起了越来越多的关注。

就氨基酸ILs而言，以往的研究大多集中在ILs对干燥CO2的捕获上，而对潮湿的CO2捕获却鲜有报道。众所周知，烟气中含有少量的水，使用ILs捕获潮湿的CO2更符合燃烧后CO2的直接捕获过程。由于氨基酸ILs包含多个潜在的吸收位点，因此在捕获潮湿的CO2过程中可能会产生几种产物。然而，目前对捕获潮湿的CO2后产生的新物种、系统组成以及ILs每个吸收位点对CO2捕获能力的贡献仍缺乏了解。因此，有必要用实验和理论研究工作来澄清这些问题，这对开发新型CO2工业吸收剂非常重要。

基于此，我们制备了一种简单的氨基酸离子液体1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸盐([C2mim][Gly])，并将其用于在25℃下吸收潮湿的CO2，建立了一种定量方法来估算不同吸收位点对CO2的吸收能力。

使用13CNMR、FT-IR和LC-MS表征，发现ILs吸收潮湿CO2后的主要产物是NHC-CO2和氨基甲酸酯，并发现实际吸收潮湿CO2的能力为0.91 mol CO2 mol-1 IL，几乎是干燥CO2的两倍。在吸收潮湿CO2的早期，水对吸收容量的影响很小，吸收部位主要在甘氨酸阴离子的氨基上。随着吸收时间的延长，H2O会导致系统中产生[HCO3]-并激活咪唑阳离子的C2位。然后，活化的位点与CO2反应形成NHC-CO2，并贡献0.33mol CO2 mol-1 IL的化学吸收能力，成为主要的吸收位点。

为了更清楚地了解该系统的吸收模式和机理，对此类系统进行了量子化学计算。在[C2mim][Gly]中有三个可能的位置用于吸收潮湿的CO2:阳离子的C2位置、阴离子的羧基和氨基位置。由于光谱分析表明[C2mim]+在吸收的初始阶段没有贡献CO2吸收位点，因此只优化了[Gly]-与CO2和H2O分子相互作用的结构，并计算了[Gly]-与H2O之间的相互作用能，[Gly]--H2O (-83.15 kJ/mol)的能量值明显低于[Gly]--CO2 (-54.06 kJ/mol)的能量值，所以[Gly]-与H2O的结合比CO2容易。

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