每日熱門：研究發(fā)現(xiàn)利用二維離子液體可有效捕獲二氧化碳

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最近，科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，二維離子液體顯示出與體相完全不同的熔化行為，導(dǎo)致在二氧化碳吸附-解吸過程中具有較高的二氧化碳吸附能力和結(jié)構(gòu)堅固性。該研究小組由中國科學(xué)院（CAS）過程工程研究所（IPE）的張鎖江和何宏艷教授領(lǐng)導(dǎo)。這項研究于2022年7月12日發(fā)表在《細胞報告物理科學(xué)》雜志上。

科學(xué)家們發(fā)現(xiàn)，當(dāng)被金屬表面支持時，離子液體可以形成一個二維-單層的、有序的棋盤結(jié)構(gòu)。二維離子液體表現(xiàn)出反常的逐步熔化過程，涉及局部旋轉(zhuǎn)、平面外翻和完全無序狀態(tài)，而不是本體離子液體的單一熔點。

“陰離子和陽離子以棋盤方式排列在一起，從而形成一個二維的、有序的Z鍵網(wǎng)絡(luò)。這使得它更有可能出現(xiàn)離子旋轉(zhuǎn)和翻轉(zhuǎn)等多步驟的熔化行為，”何宏艷教授說。

大量的分子動力學(xué)模擬表明，由于不飽和和暴露的Z鍵，二維離子液體在捕獲二氧化碳方面表現(xiàn)出色。與相應(yīng)的塊狀離子液體相比，二維[Mmim]PF6所吸附的二氧化碳的分子分數(shù)至少提高了一個數(shù)量級。

“更高的二氧化碳吸附能力表明，這種二維離子液體可以作為催化劑的功能層，增強二氧化碳的傳質(zhì)過程，這對二氧化碳的固定和轉(zhuǎn)化非常重要，”IPE的王艷磊副教授說。

這種離子液體的二維編輯技術(shù)有望為液體的精確控制和功能設(shè)計提供一種新方法，這對于涉及溶劑、電解質(zhì)和液體催化劑的各種化學(xué)工程應(yīng)用來說是很有希望的。