氨基酸离子液体中N-H基团结构差异对CO2吸收性能的构效关系研究

本文推荐：该研究系统探究了三种含单/双/三N-H基团的氨基酸离子液体（AAILs）在30-110°C、0.75 MPa条件下的CO2吸收性能，发现[P4444][Arg]吸收能力最优（50°C时达峰值），并通过再生实验验证其在140°C可逆反应特性，为绿色碳捕集（CCS）技术开发提供新思路。

　　

Highlight

材料

实验采用纯度99.99%的二氧化碳（杭州精工气体），98%纯度的甘氨酸、精氨酸和组氨酸（麦克林试剂），以及四丁基膦氢氧化物水溶液（阿拉丁试剂），乙腈和甲醇作为溶剂直接使用。

氨基酸离子液体的合成

通过将氨基酸溶于过量水，与四丁基膦氢氧化物中和反应，经旋转蒸发和真空干燥获得目标产物。核磁共振（NMR）和红外光谱（FT-IR）验证了[P₄₄₄₄][Gly]、[P₄₄₄₄][His]和[P₄₄₄₄][Arg]的结构正确性。

密度与粘度特性

粘度是衡量CO₂捕获溶剂性能的关键指标。随着温度从30°C升至90°C，三种离子液体的粘度显著下降，其中[P₄₄₄₄][Gly]粘度最低，[P₄₄₄₄][Arg]最高——这种差异源于精氨酸侧链的复杂胍基结构导致的分子间作用力增强。

结论

研究发现：在0.75 MPa和50°C条件下，CO₂吸收能力呈[P₄₄₄₄][Arg] > [P₄₄₄₄][His] > [P₄₄₄₄][Gly]的规律，证实N-H基团数量与吸收性能正相关。140°C可实现AAILs高效再生，循环五次后[P₄₄₄₄][Arg]仍保持92%的初始吸收率，展现工业化应用潜力。