综述：源自氨基酸的深共晶溶剂：下一代用于二氧化碳捕获的绿色介质综述

《Journal of Molecular Liquids》：Amino acid derived deep eutectic solvents: A review of next-generation green media for CO? capture

氨基酸基深熔盐溶剂（AADES）作为新型CO?捕获技术，具有低毒、可生物降解、化学热稳定及再生能耗低等优势。通过氢键相互作用与羧胺基团协同作用提升CO?选择性，并利用分子结构调控溶解性与动力学性能。研究显示AADES在降低再生能耗（较传统胺类系统减少30-50%）方面显著，但存在溶液黏度较高、规模化应用成本较高等挑战，未来需优化溶剂配比与再生工艺以实现商业化应用。

　　随着全球碳排放的不断上升，尤其是由于化石燃料燃烧和其他人类活动所产生的二氧化碳（CO?）浓度持续增加，开发高效、环保且经济的碳捕集技术成为当务之急。近年来，氨基酸基深共熔溶剂（AADESs）因其独特的物理化学性质和环境友好性，被广泛认为是下一代CO?捕集溶剂的有力候选者。本文旨在综述AADESs在CO?捕集领域的潜力，探讨其结构与性能之间的关系，以及其在当前研究中的应用进展。

在传统的CO?捕集技术中，胺类溶剂因其高捕集效率而被广泛使用，但同时也存在高再生能耗和环境影响等问题。相比之下，AADESs具备低毒性、可生物降解、良好的化学和热稳定性等优势，这些特性使其在可持续碳捕集技术的发展中展现出广阔前景。AADESs是由氨基酸和氢键受体/供体（HBA/HBD）组成的混合物，其独特的结构赋予其在CO?捕集过程中良好的选择性和可调性。氨基酸分子中含有胺基（?NH?）和羧基（?COOH）两种功能基团，这些基团不仅能够通过氢键相互作用增强溶剂的性能，还能通过化学反应（如碳酸氢盐或氨基甲酸盐的形成）提高CO?的捕集能力。

AADESs在CO?捕集过程中的作用机制主要依赖于其化学和物理特性。在化学吸收过程中，氨基酸中的胺基与CO?发生反应，形成稳定的碳酸氢盐或氨基甲酸盐，从而实现CO?的高效捕集。与此同时，物理吸收则依赖于溶剂的极性和粘度等性质，这些性质可以通过调整HBA/HBD的配对来优化。这种双重吸收机制使得AADESs在CO?捕集过程中具有更高的效率和更低的能耗。

在实际应用中，AADESs的性能表现与其结构密切相关。例如，氨基酸的种类、侧链的极性和胺基密度都会影响CO?的溶解度和吸收速率。此外，AADESs的粘度和热稳定性也是决定其是否适合大规模应用的重要因素。研究显示，AADESs在低再生能耗和高捕集效率方面优于传统胺类溶剂，这使其在工业应用中更具吸引力。然而，尽管AADESs展现出诸多优势，其在实际应用中仍面临一些挑战，例如如何进一步优化其组成以提高捕集能力，以及如何在商业化的碳捕集与封存（CCS）系统中实现高效集成。

在经济和环境层面，AADESs具有显著的优势。首先，它们的制备成本相对较低，这有助于降低整个碳捕集过程的经济负担。其次，AADESs的可再生性和可生物降解性使其在环境影响方面优于传统溶剂。这些特性符合绿色化学的原则，有助于推动可持续能源技术的发展。然而，AADESs在实际应用中仍需克服一些问题，如如何提高其在不同工况下的适应性，以及如何确保其长期稳定性和可重复使用性。

当前，AADESs的研究正处于快速发展阶段。根据Scopus数据库的统计，自2016年以来，关于AADESs在CO?捕集领域的研究论文数量逐渐增加，尤其是在2022年至2023年间，相关研究呈现出显著的增长趋势。这一趋势表明，AADESs在碳捕集领域的研究正受到越来越多的关注。研究者们正在探索不同类型的氨基酸及其与HBA/HBD的组合，以进一步优化AADESs的性能。同时，研究也关注于如何通过调整AADESs的组成和结构，提高其在实际应用中的可行性。

尽管AADESs在理论和实验研究中展现出良好的前景，但在实际应用中仍存在一些挑战。例如，AADESs的再生过程虽然比传统胺类溶剂更高效，但仍需进一步优化以降低能耗。此外，AADESs的稳定性、选择性和适应性在不同工况下可能有所不同，这需要更多的实验数据和理论模型来支持。同时，如何在大规模应用中实现AADESs的高效回收和再利用，也是当前研究的重要方向之一。

为了推动AADESs在碳捕集领域的应用，研究者们正在探索多种途径。首先，通过调整氨基酸的种类和HBA/HBD的配对，可以进一步优化AADESs的物理化学性质，从而提高其在不同工况下的适应性和效率。其次，开发新的模型和实验方法，有助于更准确地预测AADESs在实际应用中的性能，为其商业化提供理论支持。此外，研究者们也在关注如何提高AADESs的经济性和环境友好性，以满足未来碳捕集技术的需求。

综上所述，氨基酸基深共熔溶剂（AADESs）作为一种新型的CO?捕集溶剂，具有广阔的应用前景。它们不仅能够有效降低CO?的捕集和再生成本，还能减少对环境的影响。然而，要实现AADESs在实际应用中的全面推广，仍需克服一系列技术和经济上的挑战。未来的研究应着重于优化AADESs的组成和结构，提高其在不同工况下的适应性，并探索其在商业碳捕集与封存系统中的集成方式。通过这些努力，AADESs有望成为传统溶剂向可持续碳捕集技术转型的重要桥梁。