NH₃是一种重要的化工原料，同时也是大气污染物之一，含NH₃尾气的分离和回收技术是改善生态环境并实现NH₃资源化利用的重要手段。目前工业常采用水洗法和酸洗法进行NH₃的分离与回收。然而，水洗法会造成巨大的耗水量和再生能耗，酸洗法NH₃回收率低且会造成二次污染，均不符合绿色可持续发展的理念。离子液体法不仅能够实现NH₃的分离与资源化利用，而且此过程无污染物排放，是一种绿色可持续发展的新工艺。近日，本团队袁磊基于离子液体与NH₃间的氢键作用机理，设计合成了阳离子上同时含有弱酸性质子氢和羟基的新型双位点质子离子液体，实现了NH₃的高效选择性分离，该研究成果发表在《Journal of Chemical Technology & Biotechnology》，题目为"Dual-functionalized Protic Ionic Liquids for Efficient Absorption of NH₃ through Synergistically Physicochemical Interaction"。

图1. 双功能位点离子液体分离回收NH₃示意图

该研究系统考察了阳离子羟基、质子氢活性位点、阴离子种类对NH₃吸收量和选择性的影响规律（图2a，2b，2c），发现了双位点离子液体不仅具有高的NH₃选择性和NH₃质量溶解度（0.221 g NH₃/g IL），是目前所报道的最高值，而且由五次连续NH₃吸收-解吸后保持优异的循环可逆性。基于光谱表征与DFT计算揭示了羟基和质子氢双功能位点与NH₃间的弱化学-氢键作用协同强化NH₃吸收分离的机理（图2d），为实现高效可逆的NH₃分离的功能离子液体设计提供了新思路。

图2. 双功能位点离子液体对NH₃的吸收性能、选择性和DFT计算

(图片来源：J. Chem. Technol. Biotechnol.)

原文链接：

https://doi.org/10.1002/jctb.6381

原文作者：

Lei Yuan, Xiangping Zhang, Baozeng Ren, Yingliang Yang, Yinge Bai, Lu Bai, Hongshuai Gao*, Shaojuan Zeng*

Doi: 10.1002/jctb.6381