Todimensionelle ioniske væsker til effektivt at opfange kuldioxid

I forbindelse med globale bekymringer om klimaændringer og drivhusgaskontrol, en ny teknologi til CO₂ fangst, udnyttelse og opbevaring har tiltrukket bred opmærksomhed.

Ioniske væsker, der kun består af kationer og anioner, betragtes som en ny type CO₂ adsorberende på grund af deres ultralave damptryk og miljøvenlige egenskaber.

For nylig har en gruppe ledet af profs Zhang Suojiang og He Hongyan fra Institute of Process Engineering (IPE) ved det kinesiske videnskabsakademi (CAS) fundet ud af, at todimensionelle ioniske væsker viser en helt anden smelteadfærd, end når de er i bulkfase, fører til en høj CO₂ adsorptionskapacitet og strukturel robusthed under CO₂ adsorptions-desorptionsproces.

Denne undersøgelse blev offentliggjort i Cell Reports Physical Science den 12. juli.

Forskerne fandt ud af, at ioniske væsker kan danne et todimensionelt monolag, ordnet, skakternet struktur, når de understøttes af en metaloverflade. De todimensionelle ioniske væsker udviste unormale trinvise smelteprocesser, der involverede lokaliseret-roterede, ud-af-plan-vendte og fuldstændigt uordnede tilstande snarere end det enkelte smeltepunkt for de ioniske bulkvæsker.

"Anioner og kationer er arrangeret sammen på en skakternet måde og danner således et todimensionalt, ordnet Z-bindingsnetværk. Dette gør det mere sandsynligt for flertrins smelteadfærd såsom ionisk rotation og flip," sagde prof. He.

Den massive molekylære dynamiksimulering indikerer, at de todimensionelle ioniske væsker viser fremragende ydeevne for CO₂ indfangning på grund af de umættede og eksponerede Z-bindinger. Molfraktionen af ​​CO₂ adsorberet af todimensionel [Mmim] PF₆ blev forbedret med mindst én størrelsesorden sammenlignet med de tilsvarende ioniske bulkvæsker.

"Jo højere CO₂ adsorptionsevne tyder på, at sådanne todimensionelle ioniske væsker kunne tjene som funktionelle lag af katalysatoren for at forbedre masseoverførselsprocessen for CO₂ , hvilket er vigtigt for fiksering og omdannelse af CO₂ ," sagde lektor Wang Yanlei fra IPE.

Denne todimensionelle redigeringsteknik for ioniske væsker forventes at give en ny metode til præcis kontrol og funktionelt design af væsker, som er lovende til forskellige kemiske tekniske applikationer, der involverer opløsningsmidler, elektrolytter og flydende katalysatorer. + Udforsk yderligere

Subtile ioninteraktioner på molekylært niveau gør det muligt for forskere at justere smeltepunktet for ioniske forbindelser