氨基酸離子液體1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸鹽([C2mim][Gly])對CO2的吸收力研究

化石燃料（如煤和石油）的燃燒會產生大量的CO2排放到大氣中，對**氣候造成了嚴重影響。因此，探索CO2捕獲和轉化的解決方案非常重要。作為一類新興的液體離子材料，如幾乎可以忽略的蒸汽壓、不燃性、寬液程以及可設計的結構，這使得ILs在碳捕獲方面引起了越來越多的關注。

就氨基酸ILs而言，以往的研究大多集中在ILs對干燥CO2的捕獲上，而對潮濕的CO2捕獲卻鮮有報道。眾所周知，煙氣中含有少量的水，使用ILs捕獲潮濕的CO2更符合燃燒后CO2的直接捕獲過程。由于氨基酸ILs包含多個潛在的吸收位點，因此在捕獲潮濕的CO2過程中可能會產生幾種產物。然而，目前對捕獲潮濕的CO2后產生的新物種、系統組成以及ILs每個吸收位點對CO2捕獲能力的貢獻仍缺乏了解。因此，有必要用實驗和理論研究工作來澄清這些問題，這對開發新型CO2工業吸收劑非常重要。

基于此，我們制備了一種簡單的氨基酸離子液體1-乙基-3-甲基咪唑甘氨酸鹽([C2mim][Gly])，并將其用于在25℃下吸收潮濕的CO2，建立了一種定量方法來估算不同吸收位點對CO2的吸收能力。

使用13CNMR、FT-IR和LC-MS表征，發現ILs吸收潮濕CO2后的主要產物是NHC-CO2和氨基甲酸酯，并發現實際吸收潮濕CO2的能力為0.91 mol CO2 mol-1 IL，幾乎是干燥CO2的兩倍。在吸收潮濕CO2的早期，水對吸收容量的影響很小，吸收部位主要在甘氨酸陰離子的氨基上。隨著吸收時間的延長，H2O會導致系統中產生[HCO3]-并激活咪唑陽離子的C2位。然后，活化的位點與CO2反應形成NHC-CO2，并貢獻0.33mol CO2 mol-1 IL的化學吸收能力，成為主要的吸收位點。

為了更清楚地了解該系統的吸收模式和機理，對此類系統進行了量子化學計算。在[C2mim][Gly]中有三個可能的位置用于吸收潮濕的CO2:陽離子的C2位置、陰離子的羧基和氨基位置。由于光譜分析表明[C2mim]+在吸收的初始階段沒有貢獻CO2吸收位點，因此只優化了[Gly]-與CO2和H2O分子相互作用的結構，并計算了[Gly]-與H2O之間的相互作用能，[Gly]--H2O (-83.15 kJ/mol)的能量值明顯低于[Gly]--CO2 (-54.06 kJ/mol)的能量值，所以[Gly]-與H2O的結合比CO2容易。

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