离子液体在二氧化碳捕集中的应用及国内外研究进展。

功能化离子液体在二氧化碳吸收分离中的应用
近几年，全球气候变暖对环境造成严重威胁，二氧化碳排放量持续增加，温室效应问题日益突出，因此吸收和分离二氧化碳成为全球热点问题。

传统的二氧化碳吸收分离技术投入巨大，消耗大量能源，且效率较低，因此，勘探新型低能耗高效率的吸收分离技术已经成为重大研究课题。

作为一种新兴技术，功能化离子液体已被研究用于二氧化碳吸附剂材料，因其具有较高的吸附选择性，可降低二氧化碳吸收剂材料吸附压力，确保吸收和分离高效率，更大限度地降低能耗和提高效率。

与传统的二氧化碳吸收分离技术相比，功能化离子液体的凝胶核改良技术有其独特的优势：（1）功能化离子液体有良好的渗透性能，能够吸收二氧化碳。

（2）功能化离子液体具有很高的吸附活性和吸附选择性，能够有效吸附低浓度的CO2，迅速将二氧化碳从大量的非二氧化碳气体中分离出来，（3）调节所吸收的二氧化
碳形态和浓度，还可以提高分离效率，减少成本和能源的消耗。

当前，科学家们正在研发新型的功能化离子液体，以提高其分离效率，降低能耗和成本。

同时，也在使用纳米技术设计小型和智能功能化离子液体分离系统，保持高效率分离功能。

未来，功能化离子液体将成为吸收和分离二氧化碳的新型有效方法，使其有效地从大气中减排，维护我们的健康和环境安全。

总之，作为一项新兴技术，功能化离子液体具有优越的性能优势，可有效吸收和分离二氧化碳，进而缓解全球环境问题，可以说在二氧化碳吸收分离领域有着重要的作用。

2016年1月 CIESC JournalJanuary 2016第67卷 第1期 化 工 学 报 V ol.67 No.1离子液体膜材料分离二氧化碳的研究进展白璐，张香平，邓靓，李梦蝶（中国科学院过程工程研究所，多相复杂系统国家重点实验室，离子液体清洁过程北京市重点实验室，北京 100190） 摘要：离子液体由于具有不易挥发、结构可调、对CO 2有良好的吸收性能等特点而成为当前CO 2分离领域的研究热点，但因高黏度和高成本问题而限制了其工业化应用。

将离子液体与气体分离膜材料结合，得到的新型分离膜材料兼具离子液体和膜的优势，成为当前离子液体研究领域的趋势之一。

针对这一热点问题，综述了离子液体支撑液膜、聚离子液体膜和离子液体共混/杂化膜在CO 2分离方面的研究现状和进展，讨论了离子液体结构和含量对膜分离性能、稳定性等的影响。

相关研究表明，离子液体共混/杂化膜具有较高的分离性能和稳定性，是一种很有应用前景的CO 2分离材料。

提出该领域的重点发展方向，即开发新的功能化离子液体共混/杂化膜材料是解决高渗透通量与高稳定性之间矛盾、强化CO 2分离性能的有效途径，深入研究离子液体共混/杂化膜的形成机制、气体在膜中的渗透行为以及CO 2分离机理。

关键词：离子液体；膜；二氧化碳；气体分离 DOI ：10.11949/j.issn.0438-1157.20151462中图分类号：TQ 028 文献标志码：A 文章编号：0438—1157（2016）01—0248—10Ionic liquids based membranes for CO 2 separation: a reviewBAI Lu, ZHANG Xiangping, DENG Jing, LI Mengdie(Beijing Key Laboratory of Ionic Liquids Clean Process , State Key Laboratory of Multiphase Complex Systems ,Institute of Process Engineering , Chinese Academy of Sciences , Beijing 100190, China )Abstract : Ionic liquids (ILs) have been widely used for CO 2 separation because of their unique properties, such as negligible vapor pressure, tunability for aimed application and high solubility for CO 2. However, the high viscosity and pricey cost of ILs limit their use in industrial applications. Thus, immobilization of ILs in membranes becomes one of the hot research spots in IL field due to the ILs based membranes possess both the advantages of ILs and membranes. This review summarizes the latest research on supported ionic liquid membranes, polymerized ionic liquid membranes and ionic liquid composite membranes for CO 2 separation. It is also discussed how the structures of ILs and ILs contents influence on the gas separation performances and stabilities of membranes. The research indicates that ILs composite membranes have high separation performance and stability, which is one of the prospective materials for CO 2 capture. The future research should highlight on the development of the novel fuctionalized ILs composite membranes and the trade-off of high CO 2 permeation rate and high stability to enhance the CO 2 separation performance. Besides, the study on the fabrication of composite membrane, gas transportation in membrane and CO 2 separation mechanism will inevitably attract considerable attentions. Key words : ionic liquids; membranes; carbon dioxide; gas separation2015-09-16收到初稿，2015-12-11收到修改稿。

二氧化碳捕集与利用的新型材料研究进展近年来，随着人类对环境问题的日益重视，二氧化碳的排放问题已经被广泛关注。

二氧化碳是一种温室气体，它的排放直接导致了全球变暖和气候变化。

因此，减少二氧化碳的排放，寻找二氧化碳捕集和利用的新方法成为了科学家们研究的重点之一。

在这方面，新型材料技术得到了广泛的关注和应用，如氧化物、金属有机框架材料（MOFs）、离子液体、和聚合物等。

本文将重点介绍二氧化碳捕集和利用方面的新型材料研究进展，包括MOFs、离子液体和氧化物等。

MOFs是一种新型多孔材料，其孔隙大小、孔隙形状和反应性都可以调控，因此它们在吸附分离、气体储存和催化反应等方面具有广泛的应用。

对二氧化碳来说，MOFs可以通过静电相互作用和化学键作用捕捉二氧化碳，并通过进一步的化学反应来转化和利用。

这种方法在研究中已经被证实对于CO2的捕集和转化非常有效。

例如，一种名为“MIL-101-Cr”的MOFs通过分子轮廓‘扩张’过程，其孔隙可以实现CO2的高效吸附，其吸附能力超过其他常规的吸附材料。

利用这种方法，不仅可以减少二氧化碳的排放，同时还有可能将其转化为有价值的化学品。

离子液体是一种无机离子或有机阳离子与无机阴离子或有机阴离子组成的液体，它们具有良好的化学稳定性、高的选择性和易于储存和输送等优点。

近年来，研究人员发现，一些具有特殊结构的离子液体可以有效地捕集和储存二氧化碳，并将其转化为有用的化学品。

例如，一种名为“[BMI]-[BF4]” 的离子液体可以在CO2气氛下与氢气反应，生成一种叫做“化学品P”的化合物。

这种化合物可以用于一些高性能材料的合成，如聚合物和有机电子材料。

氧化物是一种喜氧化材料，具有良好的化学稳定性和高的催化活性。

因此，氧化物已经被广泛应用在环境保护方面。

对于二氧化碳来说，一些具有特殊结构的氧化物也可以有效地捕集和转化CO2。

例如，一种名为“纳米钙钛矿TiO2” 的氧化物可以在特定的条件下，将CO2转化为甲酸，并产生大量的能量。

功能化离子液体捕集co2的研究现代工业活动中产生的二氧化碳是主要的温室气体排放，它们对全球气候变暖的影响巨大。

光催化过程可以将二氧化碳转化为有用的化学物质，但是，在实际应用中，光催化受到很多限制。

有趣的是，功能化离子液体表现出了捕集CO2的潜力。

由于其较低的极性，它们能够形成强烈的CO2与己酸(FA)和羧酸酯(MCP)亲和力，因而有效地捕集和分离CO2。

然而，由于CO2的低比重，这种捕集与分离技术在技术上仍然存在一些挑战。

为了更好地理解功能化离子液体对CO2捕集的机制，最近进行的研究比较了四种不同的离子液体：三氟甲磷酸钠，溴代四氟甲醚，羟基四氟甲醚和叔丁基三氟甲醇卤素。

研究结果表明，这些离子液体在不同温度环境下均能显示出良好的CO2捕集性能。

同时，他们的特性也将影响CO2捕集的效率。

在酸性条件下，羟基与三氟甲磷酸钠的结合更加稳定，而在碱性条件下，溴代四氟甲醚的结合最为稳定。

在讨论功能化离子液体技术的发展方向时，一些重要的方面值得探讨。

首先，功能化离子液体的选择有利于不同的温度环境和湿度环境，从而提高CO2捕集效率。

其次，在CO2分离过程中可以考虑引入极性溶剂，这种溶剂可以增加被捕集CO2分子的极性，从而提高捕集效率。

最后，可以考虑通过热成型技术，将CO2与功能化离子液体形成热稳定的膜，以维持CO2捕集效果。

总之，功能化离子液体技术具有巨大的潜力，可用于捕集二氧化碳。

目前，研究人员正在研究功能化离子液体的改性、合成以及分离技术，以改善CO2捕集效果。

相关技术和研究成果仍有待解决，有望大幅提高CO2捕集的效率和精度。

研究表明，功能化离子液体具有巨大的潜力，可用于捕集二氧化碳。

它们具有较低极性，可以形成与CO2的稳定亲和力，从而有效地捕集和分离CO2。

目前，研究人员正在研究功能化离子液体的改性、合成以及分离技术，以改善CO2捕集效果，期望不断提高CO2捕集的效率。

未来，功能化离子液体技术可以在CO2的捕集、分离和转化方面发挥重要作用，为抑制温室气体排放提供可靠的解决方案。

功能化离子液体在二氧化碳捕集、活化及化学转化中的应用共3篇功能化离子液体在二氧化碳捕集、活化及化学转化中的应用1功能化离子液体在二氧化碳捕集、活化及化学转化中的应用近年来，随着全球二氧化碳排放和气候变化问题的日益引起关注，人们对于二氧化碳的捕集、活化和化学转化的研究也越来越重要。

功能化离子液体是一类新型的绿色溶剂，在二氧化碳捕集、活化及化学转化中有着广泛的应用前景。

一、功能化离子液体的概念及特点离子液体是指在常温常压下，不含水的稳定离子化合物，通常是由大的有机阳离子或阴离子与小的无机或有机阴离子或阳离子相互配对形成的。

而功能化离子液体则是指加入了功能化基团的离子液体，因此其具有更加明显的物化性质和更广泛的应用领域。

以二氧化碳的捕集为例，功能化离子液体具有以下特点：1) 较高的二氧化碳溶解度：与传统有机溶剂相比，功能化离子液体具有更高的二氧化碳溶解度，从而提高二氧化碳的吸收效率和溶解速率；2) 可控的气相/液相反应：由于离子液体具有内禀的分子结构和高的热动力学稳定性，这使得它可以作为反应介质，在地球表面压力下促进二氧化碳与其他化合物的反应，进而实现二氧化碳转化；3) 与功能化基团的结构紧密相关：不同的功能化基团会影响离子液体的性质和功能，因此在选择功能化离子液体时需要根据实际需要进行合理的设计和选择。

二、功能化离子液体在二氧化碳捕集中的应用在二氧化碳捕集方面，功能化离子液体具有更高的二氧化碳吸收率和溶解度，这对于CO2捕集和封存技术有着重要的作用。

例如，目前的二氧化碳捕集技术中使用的胺类溶剂虽然能够有效地将二氧化碳吸附到液体中，但其存在氨气的气味和水分蒸发等问题，而离子液体则可以避免这些问题的出现。

此外，功能化离子液体还可以通过嵌段化学结构、表面结构调整等方式，进一步提高二氧化碳的吸收效率和选择性。

三、功能化离子液体在二氧化碳化学转化中的应用除了作为捕集剂以外，功能化离子液体还能够促进二氧化碳的化学转化，例如将二氧化碳转化为燃料或高附加值化学品，或者将二氧化碳与其他化合物反应得到新型化合物。

二氧化碳作为造成温室效应的主要因素，成为全球变暖的罪魁祸首。

如何实现“二氧化碳减排”成为人们日益关注的热点。

“碳减排”的主要途径包括提高能源利用率、开发清洁可再生能源和二氧化碳捕集、利用与封存（CCUS）等。

其中，CCUS是指将CO2从工业过程、能源利用或大气中分离出来，直接加以利用或注入地层以实现CO2永久减排的过程。

其作为一种温室气体减排技术，可为中国“双碳”目标的实现提供助力。

开展CCUS最前期的工作便是CO2捕集，是将CO2从工业生产、能源利用或大气中分离出来的过程。

主要分为燃烧前捕集、燃烧后捕集、富氧燃烧和化学链捕集。

燃烧后捕集指的是燃烧排放的烟气通过分离设备产生比较纯净的CO2的过程，因其具有成本低、经济性高、技术成熟、不需要对已有设备进行大规模改装以及适用范围广等优点，成为人们关注的热点，主要的方法包括低温精馏法、膜分离法、吸附法、溶剂吸收法等。

溶剂吸收法分为物理吸收法和化学吸收法。

物理吸收法是利用溶剂对CO2与其他气体组分的溶解度不同的特点实现分离脱除CO2，因其在低浓度条件下没有理想的分离效果且成本偏高，故一般不应用于工业排放的烟气中CO2的捕集。

化学吸收法指的是采用化学溶剂，通过化学反应选择性，自气相中脱除易溶于吸收剂成分的方法。

其实质是碱性化学溶液通过与酸性CO2发生酸碱中和反应，形成不稳定的盐，从而达到对二氧化碳吸收分离的作用，当外部条件如温度或压力发生改变时，反应逆向进行，实现二氧化碳的解吸及吸收剂的循环再生。

化学吸收法对低分压CO2气体吸收效果好、反应稳定，虽然解吸时能耗较大，但这是目前最成熟、最可行的CO2捕集技术。

另外，近年来部分专家学者整合了化学和生物的催化模块，以生物技术创新的方式利用CO2催化合成了甲醇、多糖、淀粉等，对CO2的捕集和综合利用技术的发展提供了新的思路。

本文对化学吸收法捕集二氧化碳中化学吸收剂进行了详细介绍，并对发展前景进行了展望，以期为二氧化碳捕集化学吸收剂的开发及应用提供借鉴。