PZ-MDEA混合胺溶液脱碳的量子化学研究

摘要

基于DFT和过渡态理论，在B3LYP/6-31+G（d）水平上研究了PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO₂的反应机理，并进行了分子轨道分析．结果表明，在PZ-MDEA混合胺溶液吸收CO₂的过程中，PZ直接吸收CO₂生成两性离子（PZH+COO-）的反应最容易发生，是CO₂捕集的主要反应路径；两性离子可以与PZ、MDEA或H₂O发生去质子化反应，其中与MDEA反应的能垒相对最低．通过对比分析发现，两性离子与MDEA反应一方面可以大大降低MDEA质子化反应活化能，另一方面中间产物PZCOO^-与PZH⁺、H₂O的反应可以实现PZ的循环，维持CO₂的高效吸收．此外分子轨道分析发现PZ-MDEA混合胺的分子轨道能量差值最低（5.95 eV），同样表明PZ对MDEA吸收CO₂存在活化作用．

关键词

CO₂吸收 / 反应机理 / 混合胺 / 量子化学