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功能型离子液体协同吸收NH3和CO2的密度泛函理论研究

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离子液体(ILs)由于其独特的结构可调性,作为添加剂可有效抑制氨法碳捕集中NH3的逃逸并同时促进CO2的吸收.揭示其吸收NH3和CO2的作用机理对于构建特定的功能型ILs结构具有重要意义.本文采用密度泛函理论(DFT),在B3LYP/6-31'++G(d,p)基组水平下对设计的五种功能型ILs进行了结构优化、频率计算以及原子电荷分析,获得了优化后的结构参数、振动频率以及原子电荷等数据.在此基础上对ILs吸收CO2和NH3进行了相互作用分析.计算结果表明:[HEBim][His]的稳定性最好,经过BSSE校正后的相互作用能为-415.73 kJ·mol-1.通过静电势和电荷分析找到了设计的ILs与气体作用的最佳位点:NH3主要与ILs阳离子的羟基形成O—H…N型氢键,其中,[HEBim][His]吸收NH3的能力最强,形成的氢键结合能为38.52 kJ·mol-1,具有较强的氢键作用;CO2主要与阴离子中的氨基形成C—N…C型氢键,[HEBim][Ala]吸收CO2的能力最强,形成的氢键结合能为10.15 kJ·mol-1,具有较弱的氢键作用.当ILs同时与NH3和CO2相互作用时,其吸收能力均有不同程度的下降,[HEBim][His]与[HEBim][Ala]的综合吸收效果最佳.
Density functional theory investigation on the NH3 and CO2 absorption by functional ionic liquids

朱先会、王甫、夏杰成、袁金良

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宁波大学海运学院,浙江宁波315832

碳捕集 氨逃逸 离子液体 密度泛函理论 氢键 电子密度拓扑分析

LY20E06000152276010,51706112202003N4151

2022

10.11949/0438-1157.20220603

化工学报
中国化工学会 化学工业出版社

化工学报

CSTPCDCSCD北大核心
影响因子：1.26
ISSN：0438-1157
年,卷(期)：2022.73(10)
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