离子液体捕集分离CO2的关键科学问题研究

冶金工业是我国CO2排放的主要源头之一，对钢铁等冶金生产过程中排放的CO2实现回收和利用是一个亟待解决的科学技术问题。采用离子液体为溶剂，高效、环境友好地捕集分离CO2具有重要的应用价值和理论意义。目前对离子液体/ CO2体系的复杂结构和相互作用规律缺乏系统而深入的研究，成为离子液体吸收CO2大规模应用的瓶颈问题。本项目拟通过对咪唑、吡啶、胍类、胺基类等功能化及新型离子液体的计算模拟和实验工作，对离子液体捕集分离CO2过程的关键科学问题进行深入研究，提出离子液体/ CO2气液混合体系的新理论和计算方法；揭示体系内部的多尺度结构和相互作用规律，建立离子液体结构与CO2吸收效率之间的定量关系；开发功能化离子液体的分子设计模型，为设计高效吸收CO2的离子液体及其大规模工业应用提供科学基础。

离子液体作为一种新型介质在捕集分离CO2领域的研究备受关注，研究并揭示离子液体吸收CO2的机理及构效关系，是开发新型高效CO2离子液体吸收剂的关键。采用分子模拟及实验研究，对咪唑、胍类、膦类、胺类等离子液体的结构及其吸收CO2机理进行了系统深入的研究，构建了多种离子液体的分子力场，提出了离子液体-CO2混合体系的理论计算方法；揭示了离子液体多尺度结构及其与吸收性能之间的影响规律，获得了离子液体结构与CO2吸收效率之间的定量关系。在此基础上，设计合成了新型双氨基功能化离子液体，测定了离子液体的物性数据，获得了功能化离子液体吸收CO2性能，并对吸收CO2前后离子液体的变化进行了波谱表征分析，揭示了功能化离子液体吸收CO2过程的微观作用机理。上述研究为离子液体捕集CO2应用提供了理论基础。