离子液体多尺度筛选用于n-丁醇/n-乙酸丁酯共沸体系绿色分离的研究

本文推荐：该研究通过多尺度方法（COSMO-RS模型筛选、量子化学计算、分子动力学模拟）系统探究了醋酸基离子液体（ILs）分离n-丁醇（NBA）/n-乙酸丁酯（NBAC）共沸物的机制。研究发现[N4444][Ac]表现最佳，其分离驱动力主要来自范德华力和氢键（H-bond）作用，为工业共沸分离提供了新型绿色溶剂设计策略。

　　

Highlight

本研究通过多尺度策略开发了醋酸基离子液体（ILs）作为分离n-乙酸丁酯（NBAC）/n-丁醇（NBA）共沸体系的高效夹带剂。结合热力学预测与分子相互作用解析，揭示了ILs调控共沸行为的微观机制。

Predictive molecular thermodynamic model

基于COSMO-RS模型的先验热力学方法，本研究对209种ILs进行了系统筛选。该模型通过整合统计力学和量子化学计算，可准确预测溶剂特性，避免了传统实验筛选的高成本问题。

IL screening by COSMO-RS model

在COSMO-RS理论框架下，无限稀释选择性（S^∞）和溶剂容量（C^∞）是评估ILs性能的关键指标。研究发现[N₄₄₄₄][Ac]、[BMMIM][Ac]和[HMMIM][Ac]三种醋酸基ILs表现出优异的分离潜力，其中阴离子与NBA形成的氢键网络是打破共沸的核心因素。

Conclusion

1. COSMO-RS筛选显示[N₄₄₄₄][Ac]具有最佳选择性，其分离效能随烷基链延长而增强；

2. 量子化学计算证实H-bond贡献率达60.2%，远高于范德华力（39.8%）；

3. 分子动力学模拟动态捕获了[Ac]^?与NBA的持久氢键作用，验证了"阴离子驱动"分离机制。