Reaction mechanisms of aqueous monoethanolamine with carbon dioxide: a combined quantum chemical and molecular dynamics study

文献情報

出版日 2014-11-04
DOI 10.1039/C4CP04518A
インパクトファクター 3.676
著者

Haley M. Stowe, Eunsu Paek, Dhivya Manogaran


原文を見る

要旨

Aqueous monoethanolamine (MEA) has been extensively studied as a solvent for CO2 capture, yet the underlying reaction mechanisms are still not fully understood. Combined ab initio and classical molecular dynamics simulations were performed to revisit and identify key elementary reactions and intermediates in 25–30 wt% aqueous MEA with CO2, by explicitly taking into account the structural and dynamic effects. Using static quantum chemical calculations, we also analyzed in more detail the fundamental interactions involved in the MEA–CO2 reaction. We find that both the CO2 capture by MEA and solvent regeneration follow a zwitterion-mediated two-step mechanism; from the zwitterionic intermediate, the relative probability between deprotonation (carbamate formation) and CO2 removal (MEA regeneration) tends to be determined largely by the interaction between the zwitterion and neighboring H2O molecules. In addition, our calculations clearly demonstrate that proton transfer in the MEA–CO2–H2O solution primarily occurs through H-bonded water bridges, and thus the availability and arrangement of H2O molecules also directly impacts the protonation and/or deprotonation of MEA and its derivatives. This improved understanding should contribute to developing more comprehensive kinetic models for use in modeling and optimizing the CO2 capture process. Moreover, this work highlights the importance of a detailed atomic-level description of the solution structure and dynamics in order to better understand molecular mechanisms underlying the reaction of CO2 with aqueous amines.

関連文献

Q-model of electrode reactions: altering force constants of intramolecular vibrations

Dmitry V. Matyushov, Marshall D. Newton

2018-08-31 Paper

DOI: 10.1039/C8CP03759K

Inside back cover

Cover

DOI: 10.1039/C8CP91816C

Front cover

Cover

DOI: 10.1039/C8CP91866J

Is ReO3 a mixed ionic–electronic conductor? A DFT study of defect formation and migration in a BVIO3 perovskite-type oxide

J. P. Parras, A. R. Genreith-Schriever, H. Zhang, T. Norby, R. A. De Souza

2018-02-27 Paper

DOI: 10.1039/C7CP08214B

New carbon allotropes in sp + sp3 bonding networks consisting of C8 cubes

Changfeng Chen, Hiroshi Mizuseki

2018-01-18 Paper

DOI: 10.1039/C7CP08380G

Temperature-programmed desorption studies of NH3 and H2O on the RuO2(110) surface: effects of adsorbate diffusion

Kai-Ting Wang, Santhanamoorthi Nachimuthu, Jyh-Chiang Jiang

2018-08-31 Paper

DOI: 10.1039/C8CP02568A

Pressure-induced switching properties of the iron(iii) spin-transition complex [FeIII(3-OMeSalEen)2]PF6

J. Laisney, H. J. Shepherd, L. Rechignat, G. Molnár, E. Rivière, M.-L. Boillot

2018-05-15 Paper

DOI: 10.1039/C8CP02376J

Influence of conjugation length on ultrafast electronic tunneling in organic semiconductor thin films

Vincent V. Duong, Alexander L. Ayzner

2018-09-19 Paper

DOI: 10.1039/C8CP04746D

The ozonolysis of isoprene in a cryogenic buffer gas cell by high resolution microwave spectroscopy

Jessica P. Porterfield, Sandra Eibenberger, David Patterson, Michael C. McCarthy

2018-05-31 Paper

DOI: 10.1039/C8CP02055H

こちらもおすすめ

化合物よくある質問

4'-ブロモビフェニル-3-メトークシーディ.ActionBarはどのように保存すればよいですか?

4'-ブロモビフェニル-3-メトークシーディ.ActionBarは、冷暗所で、直射日光を避け、密栓の容器に保存し、遠隔場所に保管してください。温度は常温(0〜2...

149506-25-24'-Bromo-biphenyl-3-...
化合物よくある質問

間甲苯乙腈とは何ですか?

間甲苯乙腈はCAS番号2947-60-6の有機化合物で、化学式はC9H11CNです。この物質は液体で、芳族性と氰基の特性を有しています。

2947-60-6(3-Methylphenyl)acet...
化合物よくある質問

2-異丙基フェニルヒドラジン塩酸塩とは何ですか?

2-異丙基フェニルヒドラジン塩酸塩は、CAS番号58928-82-8を有する化合物で、構造式はC11H14N2HClです。これは塩基性化合物であり、水に溶けやす...

58928-82-8(2-Isopropylphenyl)h...
化合物よくある質問

5-(4-クロロフェニル)-4H-1,2,4-三氮唑-3-アミンを取り扱う際の実験室安全事項は何ですか?

5-(4-クロロフェニル)-4H-1,2,4-三氮唑-3-アミンは取り扱いに注意が必要です。PPEとして防塵マスク、ゴーグル、手袋を使用し、ドラフトチャンバーを...

98554-00-85-(4-Chlorophenyl)-1...
化合物よくある質問

去甲基雷贝拉唑硫醚はどのように合成されますか?

去甲基雷贝拉唑硫醚は、ベンジミダゾール硫化物と3-メチル-4-ピリジノールの反応によって合成されます。具体的には、2-チオキシドベンジミダゾールと3-メチル-4...

117976-91-73-({2-[(1H-Benzimida...
化合物よくある質問

2-ブロモ-5-フロロ-N-(2-フェノールメチル)ベンゼンウレアは安全ですか?

2-ブロモ-5-フロロ-N-(2-フェノールメチル)ベンゼンウレアは、毒性や刺激性の実験データに基づき、適切な取扱いと防護措置を講じることで安全に使用できます。...

923722-86-52-Bromo-5-fluoro-N-(...
化合物よくある質問

対甲苯磺酸酯-四聚乙二醇-四氢吡喃醚の物理化学的性質は何ですか?

対甲苯磺酸酯-四聚乙二醇-四氢吡喃醚のCAS番号は86259-89-4です。この化合物は無色の液体で、分子量は約724.8です。高濃度では溶血性が報告されており...

86259-89-42-(2-{2-[2-(Tetrahyd...
化合物よくある質問

2-(3-(二氟甲基)-4-氟苯基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二噁硼戊環はどのように保存すればよいですか?

2-(3-(二氟甲基)-4-氟苯基)-4,4,5,5-四甲基-1,3,2-二噁硼戊環は、室温で暗い場所に保管し、直射日光から遠ざけ、容器は密閉状態で保存してくだ...

445303-65-12-[3-(difluoromethyl...
化合物よくある質問

6-アミノ-5-クロロ-2-シクロプロピルピリミジンカルボン酸の代替品はありますか?

この化合物の代替品には、ピロリミジン酸やその類似物、またピロリミジンカルボン酸の他の異性体があります。これらの代替品は、特定の化学反応や目的に応じて選択すること...

858956-08-86-Amino-5-chloro-2-c...
化合物よくある質問

5-クロロベンゾ[1,3]二オキセイン-4-アミンに適用される法規ガイドラインは何ですか?

5-クロロベンゾ[1,3]二オキセイン-4-アミンはCAS番号379228-45-2に該当します。この化合物はGHS分類でH314(接触により急性毒性がある)と...

379228-45-25-Chloro-1,3-benzodi...

掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

おすすめサプライヤー

免責事項
このページに表示される学術雑誌情報は、参考および研究目的のみを目的としています。当社は雑誌出版社とは提携しておらず、投稿の取り扱いも行っておりません。出版に関するお問い合わせは、各雑誌出版社に直接ご連絡ください。
表示されている情報に誤りがある場合は、support@chemtradehub.com までご連絡ください。迅速に確認し、対応いたします。