离子液体高效分硫碳_离子液体【默尼离子液体定制】

2026-07-02 11:02:26 HeYan 2

羰基功能化离子液体 H₂S/CO₂高效分离新机制

一、行业背景与技术瓶颈

天然气作为清洁能源过渡载体,利用前需脱除 H₂S、CO₂等酸性杂质,实现二者选择性分离可助力碳资源化利用,契合碳中和理念。但 H₂S 与 CO₂分子尺寸、酸性相近,高效分离长期是分离科学领域的核心难点。
离子液体凭借结构可调、热稳定性高、蒸气压极低等优势成为气体分离研究热点,但传统酸碱型离子液体普遍存在吸收容量与选择性难以兼顾、再生能耗高、循环稳定性差的问题;同时离子液体的纯度直接影响分离体系的运行寿命与稳定性,杂质含量过高易引发副反应、加速设备腐蚀,制约工业化落地。

二、创新分离机制与性能突破

南京大学吴有庭、黎书华、张效敏团队跳出传统酸碱作用的研究框架,从 H₂S 的亲核性本质出发,设计合成羰基功能化离子液体,通过可逆亲核加成反应实现 H₂S 的高选择性捕获,相关成果发表于《Angew. Chem. Int. Ed.》。

核心级联捕获机制

理论计算与表征证实,该体系通过三步过程实现高效吸收:碱性位点先活化 H₂S 使其解离为 HS⁻;HS⁻与羰基发生亲核加成形成偕杂二醇,固定第一分子 H₂S;产物进一步通过氢键网络协同捕获第二分子 H₂S。CO₂无亲核活性,因此体系具备极高的本征选择性,其中六元环酮结构的亲核加成活性最优。

性能刷新行业纪录

在 303.2 K、1.0 bar 条件下,该类离子液体 H₂S 吸收容量达 1.97–2.36 mol/mol,为已报道文献最高值;H₂S/CO₂理想选择性在 1.0 bar 下达 67–89,0.1 bar 下高达 229–319,H₂S/CH₄选择性可达 649–932。负载于 SiO₂制备的干态吸附剂,可一步实现三元混合气中 H₂S 的纯化分离,适配实际天然气净化场景。

优异再生循环稳定性

得益于可逆亲核加成机制,该离子液体再生条件温和,343.2 K、0.005 bar 下即可高效解吸,总反应焓变远低于强碱性体系,再生能耗显著降低。5 次吸收 - 解吸循环后吸收容量基本无衰减,长期运行稳定性优异。

三、高品质离子液体:技术落地的核心支撑

离子液体的品质是气体分离技术从实验室走向工业化的关键基础,咪唑类离子液体因物化性质稳定、结构易修饰,是功能化离子液体开发与气体吸收体系的核心基材。其中1 - 乙基 - 3 - 甲基咪唑四氟硼酸盐(简称 EMI-BF4,又称 [EMIM] BF₄,CAS 号:143314-16-3)作为经典咪唑型离子液体,兼具良好的化学稳定性与界面调控能力,广泛应用于气体分离、电化学、催化合成等领域。

默尼(上海)科技专注于高品质离子液体研发生产,推出的电子级高纯 EMI-BF4 离子液体采用精细化纯化工艺,具备多重品质优势,可充分适配高端科研与工业规模化应用需求:
  • 高纯电子级品控:以电子级标准实现极致纯度管控,做到无游离卤、无游离氯,杂质残留控制严苛,批次一致性优异,可满足精密科研、高端化工等场景的高标准要求,有效避免杂质干扰反应路径、降低分离效率

  • 低水品质保障:严格管控水分含量,低水特性可规避水分引发的副反应与性能衰减,保障吸收、反应体系的长期稳定运行

  • 优异抗腐蚀性能:对常规工业设备材质腐蚀性低,可显著降低装置运维损耗与成本,提升生产运行的安全性与经济性

  • 多场景适配性强:化学结构稳定、物化性能可调,除气体分离领域外,还可广泛应用于电解质体系、催化反应介质、萃取分离等多个领域

四、总结

该研究首次将可逆亲核加成机制引入 H₂S 选择性分离领域,突破了传统体系在容量、选择性与再生能耗间的权衡难题,为天然气脱硫净化提供了全新技术路径。而高品质离子液体原料是技术落地的核心保障,默尼科技电子级高纯 EMI-BF4 离子液体凭借低水、无游离卤、抗腐蚀等优异特性,可为气体分离、电化学、催化等多领域的研发与生产提供稳定可靠的材料支撑,助力绿色化工与碳资源化技术的产业化推进。

羰基功能化离子液体 H₂S/CO₂高效分离新机制


原文链接:

https://doi.org/10.1002/anie.202504337

原文作者:

Mingzhen Shi, Guoao Li, Hangzhi Wu, Hailong Ning, Hongchao Lan, Xiaomin Zhang, Shuhua Li, and Youting Wu

DOI: 10.1002/anie.202504337




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