Multiscale modeling of CO2 capture in dicationic ionic liquids: Evaluating the influence of hydroxyl groups using DFT-IR, COSMO-RS, and MD simulation methods

离子液体 COSMO-RS公司 分子动力学 离子键合 化学 计算化学 计算机科学 统计物理学 离子 物理 有机化学 催化作用
作者
Mehrangiz Torkzadeh,Majid Moosavi
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:160 (15)
标识
DOI:10.1063/5.0195668
摘要

This work employs a combination of density functional theory-infrared (IR), conductor-like screening model for real solvents (COSMO-RS), and molecular dynamic (MD) methods to investigate the impact of hydroxyl functional groups on CO2 capture within dicationic ionic liquids (DILs). The COSMO-RS reveals that hydroxyl groups in DILs reduce the macroscopic solubility of CO2 but improve the selectivity of CO2 over CO, H2, and CH4 gases. Quantum methods in the gas phase and MD simulations in the liquid phase were conducted to delve deeper into the underlying mechanisms. The IR spectrum analysis confirms red shifts in CO2’s asymmetric stretching mode and blue shifts in the CR–HR bond of the dication, indicating CO2–DIL interactions and the weakening of the anion–cation interactions caused by the presence of CO2. The results show that the positioning of anions around hydroxyl groups and HR atoms in rings inhibits the proximity of CO2 molecules, causing the hydrogen atoms within methylene groups to accumulate CO2. van der Waals forces were found to dominate the interaction between ions and CO2. The addition of hydroxyl groups strengthens the electrostatic interactions and hydrogen bonds between dications and anions. The stronger interaction energy between ions in [C5(mim)2-(C2)2(OH)2][NTf2]2 limits the displacement of CO2 molecules within this DIL compared to [C5(mim)2-(C4)2][NTf2]2. Compared to [C5(mim)2-(C4)2][NTf2]2, [C5(mim)2-(C2)2(OH)2][NTf2]2 exhibits stronger ion–ion interactions, higher density, and reduced free volume, resulting in a reduction in CO2 capture. These results provide significant insights into the intermolecular interactions and vibrational properties of CO2 in DIL complexes, emphasizing their significance in developing efficient and sustainable strategies for CO2 capture.

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
aikeyan完成签到 ,获得积分10
刚刚
贪玩丸子完成签到 ,获得积分10
1秒前
zsc完成签到,获得积分10
2秒前
星驰完成签到 ,获得积分10
2秒前
笑笑完成签到 ,获得积分10
6秒前
立青完成签到,获得积分10
8秒前
wang_发布了新的文献求助10
8秒前
charleslam完成签到,获得积分10
8秒前
Jenny完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
meimei完成签到 ,获得积分10
13秒前
13秒前
张大旭77完成签到 ,获得积分10
13秒前
大机灵发布了新的文献求助10
14秒前
kathy发布了新的文献求助10
15秒前
Rxtdj完成签到 ,获得积分10
16秒前
David完成签到,获得积分10
20秒前
春春完成签到,获得积分10
23秒前
柒月小鱼完成签到 ,获得积分10
28秒前
普通市民完成签到,获得积分10
28秒前
个性的荆完成签到 ,获得积分10
29秒前
firewood完成签到,获得积分10
31秒前
小可爱完成签到 ,获得积分10
32秒前
Ttimer完成签到,获得积分10
33秒前
sx666完成签到 ,获得积分10
34秒前
彭于晏应助kathy采纳,获得10
35秒前
38秒前
xzy998应助科研通管家采纳,获得20
45秒前
47秒前
李健的小迷弟应助缪甲烷采纳,获得10
54秒前
Solkatt完成签到 ,获得积分10
55秒前
边边完成签到,获得积分10
55秒前
朴素亦云完成签到 ,获得积分10
58秒前
星星完成签到 ,获得积分10
1分钟前
1分钟前
林海完成签到 ,获得积分10
1分钟前
Miya完成签到 ,获得积分10
1分钟前
jx完成签到 ,获得积分10
1分钟前
nanfeng完成签到 ,获得积分10
1分钟前
缪甲烷发布了新的文献求助10
1分钟前
高分求助中
(应助此贴封号)【重要!!请各用户(尤其是新用户)详细阅读】【科研通的精品贴汇总】 10000
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
Chemistry and Physics of Carbon Volume 18 800
The Organometallic Chemistry of the Transition Metals 800
The formation of Australian attitudes towards China, 1918-1941 640
Signals, Systems, and Signal Processing 610
全相对论原子结构与含时波包动力学的理论研究--清华大学 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 物理 内科学 复合材料 催化作用 物理化学 光电子学 电极 细胞生物学 基因 无机化学
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 6440926
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 8254788
关于积分的说明 17572230
捐赠科研通 5499201
什么是DOI,文献DOI怎么找? 2900113
邀请新用户注册赠送积分活动 1876725
关于科研通互助平台的介绍 1716941