Estudo dos efeitos da funcionalização de cátions di- e trialquilimidazólio e do uso de ânions azolatos, fenolatos e anilatos na complexação do co2

Abstract

Este trabalho investigou o potencial de captura de CO2 por líquidos iônicos (LIs), a partir da combinação de diferentes cátions e ânions apontados na literatura como promissores. Foram estudados cátions derivados do imidazólio, dupla e triplamente alquilados e funcionalizados com grupos hidroxila, amina, tiol e amina primária, em combinação com ânions das famílias dos azolatos, fenolatos e anilatos. Os resultados mostraram que o CO2 interage preferencialmente com os ânions, promovendo reorganização estrutural e estabilização eletrônica. Entre os cátions, a presença de um grupo hidroxila demonstrou maior contribuição para a estabilidade dessa interação, enquanto entre os ânions destacaram-se o parametilanilato, o anilato e o imidazolato. Por outro lado, alguns ânions, como fenolato e pirazolato, apresentaram interações mais fracas com o CO2. De forma geral, os pares iônicos formados por cátions hidroxilados em combinação com anilato e seus derivados apresentaram interações mais intensas, reforçando a importância da funcionalização adequada para aumentar a força de interação com o CO2. Este estudo contribui para o avanço do uso de líquidos iônicos como candidatos em tecnologias de mitigação de gases de efeito estufa, destacando o papel da modelagem computacional na seleção racional de sistemas promissores.

This work investigated the potential of ionic liquids (ILs) for CO2 capture by combining different cations and anions reported in the literature as promising candidates. Imidazolium based cations functionalized with hydroxyl, amino, thiol, and primary amino groups were studied in combination with anions from the azolate, phenolate, and anilate families. The results showed that CO2 interacts preferentially with anions, leading to structural reorganization and electronic stabilization. Among the cations, hydroxyl groups provided greater interaction stabilization, while para-methylanilate, anilate, and imidazolate stood out among the anions. In contrast, anions such as phenolate and pyrazolate exhibited lower performance in CO2 capture. Overall, ion pairs formed by hydroxylated cations combined with anilate derivatives presented the most intense interactions, highlighting the importance of functionalization in enhancing CO2 interaction strength. This study contributes to the advancement of ionic liquids as candidates for greenhouse gas mitigation technologies, emphasizing the role of computational modeling in the rational selection of efficient systems.