En el contexto de la preocupación mundial por el cambio climático y el control de los gases de efecto invernadero, una nueva tecnología de captura, utilización y almacenamiento de CO2 ha atraído una amplia atención.
Los líquidos iónicos, compuestos únicamente por cationes y aniones, se consideran un nuevo tipo de adsorbente de CO2 debido a su presión de vapor ultrabaja y a sus características ecológicas.
Recientemente, un grupo dirigido por los profesores ZHANG Suojiang y HE Hongyan, del Instituto de Ingeniería de Procesos (IPE) de la Academia China de Ciencias (CAS), ha descubierto que los líquidos iónicos bidimensionales muestran un comportamiento de fusión completamente diferente al de la fase masiva, lo que da lugar a una gran capacidad de adsorción de CO2 y a una robustez estructural durante el proceso de adsorción-desorción de CO2.
Este estudio se publicó en Cell Reports Physical Science el 12 de julio.
Los investigadores descubrieron que los líquidos iónicos pueden formar una estructura bidimensional en monocapa, ordenada y en tablero de ajedrez, cuando se apoyan en una superficie metálica. Los líquidos iónicos bidimensionales mostraban procesos de fusión anómalos por etapas, con estados localizados-rotativos, fuera del plano y totalmente desordenados, en lugar del punto de fusión único de los líquidos iónicos a granel.
"Los aniones y los cationes se disponen juntos en forma de tablero de ajedrez, formando así una red bidimensional y ordenada de enlaces Z. Esto hace que sea más probable que se produzcan comportamientos de fusión de varios pasos, como la rotación y el giro iónico", dijo el profesor HE.
La simulación de dinámica molecular masiva indica que los líquidos iónicos bidimensionales muestran un excelente rendimiento para la captura de CO2 debido a los enlaces Z insaturados y expuestos. La fracción molar de CO2 adsorbida por el [Mmim]PF6 bidimensional mejoró en al menos un orden de magnitud en comparación con los líquidos iónicos a granel correspondientes.
"La mayor capacidad de adsorción de CO2 sugiere que tales líquidos iónicos bidimensionales podrían servir como capas funcionales del catalizador para mejorar el proceso de transferencia de masa de CO2, que es importante para la fijación y conversión del CO2", dijo el profesor asociado WANG Yanlei del IPE.
Se espera que esta técnica de edición bidimensional de líquidos iónicos proporcione un nuevo método para el control preciso y el diseño funcional de los líquidos, lo que resulta prometedor para diversas aplicaciones de ingeniería química relacionadas con disolventes, electrolitos y catalizadores líquidos.
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