In de context van wereldwijde zorgen over klimaatverandering en beheersing van broeikasgassen, een nieuwe technologie voor CO₂ vangst, gebruik en opslag heeft brede aandacht getrokken.

Ionische vloeistoffen, die alleen uit kationen en anionen bestaan, worden beschouwd als een nieuw type CO₂ adsorberend vanwege hun ultralage dampdruk en milieuvriendelijke eigenschappen.

Onlangs heeft een groep onder leiding van profs Zhang Suojiang en He Hongyan van het Institute of Process Engineering (IPE) van de Chinese Academie van Wetenschappen (CAS) ontdekt dat tweedimensionale ionische vloeistoffen een heel ander smeltgedrag vertonen dan in de bulkfase, wat leidt tot een hoge CO₂ adsorptiecapaciteit en structurele robuustheid tijdens de CO₂ adsorptie-desorptieproces.

Deze studie is gepubliceerd in Cell Reports Physical Science op 12 juli.

De onderzoekers ontdekten dat ionische vloeistoffen een tweedimensionale monolaag, geordende, dambordstructuur kunnen vormen wanneer ze worden ondersteund door een metalen oppervlak. De tweedimensionale ionische vloeistoffen vertoonden abnormale stapsgewijze smeltprocessen, waarbij sprake was van gelokaliseerde, geroteerde, buiten het vlak gespiegelde en volledig ongeordende toestanden, in plaats van het enkele smeltpunt voor de bulk ionische vloeistoffen.

"Anionen en kationen zijn op een schaakbordwijze samen gerangschikt, waardoor een tweedimensionaal, geordend Z-bindingsnetwerk wordt gevormd. Dit maakt het waarschijnlijker voor het meerstaps smeltgedrag zoals ionische rotatie en flip", zei prof. He.

De massieve moleculaire dynamica-simulatie geeft aan dat de tweedimensionale ionische vloeistoffen uitstekende prestaties leveren voor CO₂ vangen vanwege de onverzadigde en blootgestelde Z-bindingen. De molfractie van CO₂ geadsorbeerd door tweedimensionale [Mmim] PF₆ was verbeterd met ten minste één orde van grootte in vergelijking met de overeenkomstige bulk ionische vloeistoffen.

"Hoe hoger CO₂ adsorptievermogen suggereert dat dergelijke tweedimensionale ionische vloeistoffen zouden kunnen dienen als functionele lagen van de katalysator om het massaoverdrachtsproces van CO₂ te verbeteren , wat belangrijk is voor de fixatie en omzetting van CO₂ ," zei universitair hoofddocent Wang Yanlei van IPE.

Deze tweedimensionale bewerkingstechniek voor ionische vloeistoffen zal naar verwachting een nieuwe methode bieden voor de nauwkeurige regeling en het functionele ontwerp van vloeistoffen, wat veelbelovend is voor verschillende chemische technische toepassingen met oplosmiddelen, elektrolyten en vloeibare katalysatoren. + Verder verkennen

Subtiele ioneninteracties op moleculair niveau stellen wetenschappers in staat om het smeltpunt van ionische verbindingen af ​​te stemmen