离子液体固定co_2及其转化利用的研究进展

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1、第8卷第2期过程工程学报Vol.8No.22008年4月TheChineseJournalofProcessEngineeringApr.2008离子液体固定CO2及其转化利用的研究进展1212袁晓亮，张延强，兰玲，张锁江(1.中国石油天然气股份有限公司石油化工研究院，北京100029；2.中国科学院过程工程研究所多相复杂系统国家重点实验室，北京100080)摘要：综述了新型绿色溶剂离子液体在CO2固定和转化利用领域的应用研究进展.根据离子液体的结构特征和CO2的固定机理，离子液体固定CO2可以分为常规离子液体固定、功能化离子液体固定和离子液体固定转化.常规离

2、子液体固定CO2为物理作用过程，功能化离子液体固定CO2为化学作用过程，而离子液体固定转化CO2的过程在固定CO2的同时又实现了CO2从工业废气直接到有用化学品的转变.因此，设计合成高效的功能化离子液体来实现CO2的固定转化一体化将具有重要的意义.关键词：离子液体；CO2；固定；转化；功能化中图分类号：TQ028.2文献标识码：A文章编号：1009−606X(2008)02−0409−081前言质稳定、不挥发，可循环使用；过程中不使用水，避免二次污染，同时有效防止设备腐蚀.研究表明，离子液[1−3]离子液体是由有机阳离子和无机或有机阴离子体具有良好的吸收溶解C

3、O2的能力，且在某些CO2转化组成的在室温或接近室温下呈液体状态的盐，具有熔点反应中也表现出了高效的催化或助催化性能.低、不易挥发、液态温度范围宽及电导率高等优良特性，根据离子液体的结构特征和固定CO2的机理，离子且其物理、化学性质可以通过改变阴阳离子的结构来实液体固定CO2可以分为常规离子液体固定CO2、功能化现，即具有结构可调性.离子液体的特殊结构决定了其离子液体固定CO2和离子液体固定转化CO2.常规离子具有独特的性质，使其广泛应用于许多领域，如：由于液体固定CO2主要是通过离子液体和CO2之间的物理溶解能力强、几乎不挥发，所以作为优良的绿色溶剂用作用，

4、相关研究主要围绕离子液体与CO2的相平衡展[4]于有机合成中；由于蒸汽压低、热稳定性好，作为萃开；功能化离子液体一般具有碱性基团，可以通过化学[5]取剂应用于萃取分离中；电导率高和电化学窗口宽等反应固定CO2，此类离子液体吸收CO2能力强；离子液特性使其广泛应用于电化学研究中.由于结构可调，可体固定转化CO2是利用离子液体作催化剂或助催化剂，在离子液体的基本结构上引入功能化基团，形成具有特将CO2固定的同时转化为有用的化学品.本工作从这三[6]定功能的功能化离子液体.随着功能化离子液体的提方面对离子液体固定CO2进行系统综述.出和发展，使离子液体研究不再拘泥于

5、从性质到应用的2常规离子液体固定CO2模式，而开始了因应用研究而设计性质及结构的阶段.近年来，CO2引起的气候变暖已经成为全球最关注常温常压下CO2在常规离子液体(如咪唑离子液体)[7]的环境问题之一，解决CO2的温室效应问题已经刻不中的溶解度较小，所以CO2与常规离子液体的相关研究容缓.而从资源化角度讲，CO2又是一种安全丰富的碳主要为高压下的相平衡研究，包括CO2在离子液体中的[8−11]资源，如气体CO2可用作气体肥料、杀菌气等；超溶解度、热力学性质以及超临界CO2和离子液体的性质临界CO2可用于食品、医药等行业中；固体CO2(干冰)研究等方面.可用于人

6、工降雨、混凝土生产、环境保护等.因此从工2.1CO2和咪唑类离子液体二元体系的相平衡业废气中固定、回收CO2具有重大的意义.现有的CO2Brennecke课题组为该方面的研究做出了杰出贡献.[12][13]固定技术有生物法、物理法和化学法等，但都具有一1999年，Blanchard等报道CO2在离子液体中具有较定的局限性，如碳资源的浪费及有机溶剂的挥发导致环大的溶解度，如在8.3MPa时CO2的溶解度达到0.75，−5境污染、设备腐蚀、后处理复杂等问题.由于离子液体而离子液体在CO2中的溶解度小于10，利用此性质可蒸汽压低及溶解能力强等特性，利用离子液体固定C

7、O2实现离子液体从超临界CO2中萃取其他物质.此后，[13−15][16,17][18]已经引起众多学者关注.离子液体固定CO2有以下特Blanchard等、Anthony等及Aki等先后报道点：CO2的资源化利用替代传统的抛弃法；离子液体性了高压下CO2在离子液体[C2mim]SO4,[C4mim]BF4,收稿日期：2007−09−28，修回日期：2007−12−10作者简介：袁晓亮(1979−)，女，山西省运城市人，博士，化学工程专业，E-mail:yuanxiaoliang@petrochina.com.cn.410过程工程学报第8卷[C4mim]PF6

8、,[C4mim][DCA],[C4mi