基于DFT和COSMO-RS理论研究多元胺型离子液体吸收SO2气体

作者：米泽豪; 花儿^*

来源：化工学报, 2023, 74(09): 3681-3696.

• 质子化离子液体
• 多元胺
• 二氧化硫
• 吸收
• 分子间氢键作用

开展以质子化的正己胺([HHexam]+)、己基乙二胺([HHexen]+)及己基二亚乙基三胺([HHexdien]+)为阳离子，TFSA[(CF3SO2)2N-]为阴离子的质子化离子液体(PILs)，即[HHexam][TFSA]、[HHexen][TFSA]及[HHexdien][TFSA]型PILs吸收SO2的研究。首先，选择密度泛函理论，在M06-2X/6-311G(d,p)水平下，优化得到PILs-n SO2 (n=1,2,3,4,5,6)的若干个最优构象，PILs阳离子极性头部N—H与SO2的O原子间形成N—H…O型氢键。N—H…O部位的振动频率、二阶微扰能、电子密度的结果显示，[HHexam][TFSA]、[HHexen][TFSA]及[HHexdien][TFSA]分别与3、4、5分子SO2结合时，其氢键能达到最大值：57、67、85 kJ/mol，并不再与更多的SO2形成氢键网络，说明PILs对SO2的吸收达到饱和。可以看出，随着PILs结构中氨基数目的增多，其对SO2的吸收能力随之增强。同时，采用COSMOtherm软件，计算了SO2气体在1 mol PILs中的溶解度分别为5.0、5.3、6.2 mol，即随着阳离子结构中氨基数目的增多，使得其对SO2的吸收能力增强，这与密度泛函理论计算得到的结论基本相一致。

• 单位
  化学与化学工程学院; 北方民族大学