离子液体microsoft word 文档

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1、介绍煤提供了接近美国半数以上的电力消耗量，而且为中国，印度的电能发电量做出了更大地贡献。目前的煤和天然气发电需要二次燃烧的CO2捕集系统来限制我们留给未来子孙的污染量，使之符合预期的关于未来CO2排放的管理规则。目前主要的技术包括使用水胺溶剂（代表性的胺体积占30%）来化学性吸收CO2。近期的实现对于二次燃烧产生的烟气的碳捕获肯定会大大的获益于这项技术。然而，常用的水胺溶剂有许多已被证明的缺点：高附加的能量荷载，在有氧环境中的退化和衰败。此外，胺溶剂的挥发会引起环境污染，同样地也提高了因溶剂的更换带来的操作费用。离子液体（ILs）是一种具有吸引力的替代品。因为它们具有可以忽略的蒸汽

2、压，这也就消除了挥发性的问题。它们在相当宽的温度范围内都呈液态，有高达300~400℃的分解温度以及拥有几乎无限制地化学调谐性。Batesetal.将一种胺束缚到一种离子液体的阳离子上，并且证明功能性胺离子液体按照反应机理eqs1与2与CO2发生化学反应。在离子液体中CO2首先与功能性胺发生反应（eqs1），然后与另一分子的胺（在另一种离子液体）反应生成带有双铵离子的中性氨基甲酸酯。明显地，电荷被两种离子液体的阴离子中和，而这在eqs1和2中没有显示。CO2+R+NH2↔R+N+H2CO2-(1)R+N+H2CO2-+R++NH2↔R+NHCO2-+R+N+H3（2)这个反应机理导

3、致大多数情况下煤一分子的CO2被两分子的离子液体所吸收（1:2机理），大部分地水胺溶剂被观察到有相似的性质。尽管这些结果表明关于离子液体对CO2的吸收量明显地比物理吸收效果好，但是这不是特别有效的化学计量反应。当胺溶剂被束缚到阴离子而不是阳离子时，理论研究发现CO2：IL=1:1的摩尔比是可以达到的。而且我们已经在实验上证明了[P66614][Met]和[P66614][Pro]是可行的。这个理论结果表明双阳离子会在第二个反应即（eqs4）中生成，却在化学上相当不稳定，因此，根据CO2相对于束缚有阴离子胺功能性离子液体相对量，有人期望这个反应在eqs3就结束。CO2+R-NH2↔R

4、-N+H2CO2-(3)R-N+H2CO2-+R-+NH2↔R-NHCO2-+R-N+H3（4)在这项工作中，我们合成了束缚有阴离子的胺功能性离子液体：[P66614][Gly],[P66614][Ala],[P66614][Sar],[P66614][Val],[P66614][Leu]和[P66614][Ile]。这些合成物的结构，和[P66614][Met]和[P66614][Pro]一样，被列在图表1中。被挑选出来的阴离子是只有羧化物和胺功能性基团的简单氨基酸。作为一种相对便宜的，容易获得且具有稳定性的阳离子，[P66614]+被选择的有点武断。它在CO2的吸收过程中几乎不

5、起作用，但是它对离子液体的物理组成有着明显地影响，这在下面将要讨论到。这里我们只关注阴离子，只有它与CO2发生反应。在以后的出版物里，我们将要解释阳离子时怎样被改进分子量和热容的，其对工业流程中大多数吸收剂有着明显地影响，正如再生热荷载一样。我们用实验方法测出CO2的吸收等温线，并且将他们模型化来更好地理解反应机理的发生。我们将持续研究CO2对离子液体的物理组成的影响效果。更重要的时，我们观察到粘度由于CO2的存在而显著地增加。实验方法离子液体的合成[P66614][Br]（纯度为97%，CytexIndustries，Inc.）用甲醇（ACS等级，FisherScientific

6、）稀释至两倍。混合溶液然后与一种离子交换树脂（DOWEXSBRLCNR(OH),Dow化学有限公司）以2:1的摩尔比反应生成[P66614][OH]。这个反应是在两种相同添加量的树脂下完成的，对于每一种添加剂允许一天地反应时间。1.1mol等量的合适的氨基酸（all>98%，SigmaAldrich）被添加至滤液并且一直搅拌。过量的甲醇被移至温度保持在45℃的旋转汽化器中，真空过滤所滤出的冷的乙腈（ACS等级，FisherScientific）被用来使任何剩余的中性氨基酸结晶；通过将它们放置在适度真空温度为60℃的环境里大约一个星期来去除溶剂和水。核磁共振谱被记录在瓦里安300分光

7、计中，并且这些结果显示在SupportingInformation里。从NMR结果中分析得出没有杂质。使用Cole型号为EW-27504-02的Cole-Parmerppmbromide-selective离子电导仪型号为EW-27504-02，测得溴杂质的含量不超过6000ppm。所有的离子液体都具有吸水性，因此水含量是用831卡尔费休氏标准电量计来测量的。水含量测量之前是低于800ppm。密度的测定密度是在一个大气压强下用DMA4500安顿震荡针U型管比重计来测量