多位点CO2固定在三酸盐中:通过溶解和反离子作用增强的合作性O,N结合

科学领域:

• 材料科学 材料科学 材料科学
• 计算化学计算化学
• 环境化学环境化学

背景情况:

• 带有和氧中心的芳香异环是充电辅助二氧化碳 (CO2) 捕获的有效方法.
• 之前的研究强调了二氧化碳吸附的氧化和N-异环系统.
• O,N-合作性结合概念扩展到三酸盐框架.

研究的目的:

• 为了研究中性,单和二1,2,3-和1,2,4-三的二氧化碳吸附能力.
• 为了阐明电荷,反离子和溶解对二氧化碳吸附在三酸盐系统中的影响.
• 评估三酸盐作为分子CO2激活的基石的潜力.

主要方法:

• 密度函数理论 (DFT) 的计算.
• 分子静电潜力 (MESP) 分析.
• 气相和溶液相二氧化碳吸附建模.

主要成果:

• 三醇的脱化产生了在N和O位点具有增强负潜力的阳离子物种,促进了O-碳酸盐和N-碳酸盐的形成.
• 气相二三酸盐通过合作性电荷移位和碳酸盐链增长 (ΔG_ad ≈-54 kcal mol-1) 捕获多达三个CO2分子.
• 在乙醇溶液和对离子中,单和二三酸盐表现出自发的二氧化碳固定,形成多碳酸盐复合体,多达六个二氧化碳分子 (ΔG ≈ 24 到 -61 kcal mol-1).

结论:

• 反阴位稳定型三酸盐保持高亲和度,多位点的二氧化碳捕获,即使在极地,solvated条件下.
• 阳离子三酸盐是有效的分子平台,用于二氧化碳的激活和捕获.
• 这些发现将三酸盐确定为开发先进的二氧化碳捕获策略的有前途的基石.