Serinol作为一种可调且可持续的框架,可用于实现高容量、低粘度、低水分含量的二氧化碳捕获,并用于制备可切换的溶剂

《Molecular Systems Design & Engineering》:Serinol as a tunable and sustainable framework for high capacity, low viscosity, water-lean CO2 capture and switchable solvents

【字体: 时间:2025年10月26日 来源:Molecular Systems Design & Engineering 3.2

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  水-贫溶剂作为CO2捕获新策略,本研究以serinol为框架设计单组分溶剂。通过合成1,3-二醚-2-氨基分子,证实其与CO2的化学反应,实验显示溶剂具有高负载能力(实验数据未具体系)、低粘度(1-4 cP)和可回收性,分子模拟揭示了CO2结合导致氢键网络重构、自由体积减少和粘度升高(28 cP)的机制,证实溶剂可切换亲疏水性。

  

低水溶性溶剂已成为传统水基胺类化合物的替代品,用于捕获二氧化碳(CO?)。然而,在实现高二氧化碳负载量的同时保持足够低的粘度之间存在微妙的平衡。在这项研究中,我们展示了丝氨酸醇(serinol)作为设计符合这些标准的单一组分低水溶性溶剂框架的优势。从市售的缩水甘油醚或环氧氯丙烷出发,合成了多种对称和非对称的1,3-二醚-2-胺分子,并对其进行了全面研究。光谱分析(13C NMR和FTIR)证实了二氧化碳与基于丝氨酸醇的低水溶性溶剂之间的化学反应。二氧化碳吸收研究表明,这些溶剂具有较高的负载能力,并显示出良好的稳定性和可回收性。基于丝氨酸醇的分子在纯态下的粘度较低(30°C时为1–4 cP),而在高二氧化碳浓度状态下粘度可降至28 cP。此外,通过选择合适的官能团,这些分子还具有作为可切换溶剂的潜力,与二氧化碳反应后可以从疏水性转变为亲水性。我们的分子水平模拟揭示了二氧化碳结合如何改变氢键网络、减少自由体积,并随着配位程度的增加而显著提高粘度,这与实验观察到的趋势一致。模拟数据还通过阐明二氧化碳负载引起的结构重组和动态约束,支持了这种可切换溶剂行为。

图形摘要:丝氨酸醇作为一种可调且可持续的框架,用于高容量、低粘度的二氧化碳捕获及可切换溶剂
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