Reaction mechanism of monoethanolamine with CO2 in aqueous solution from molecular modeling

Journal of Physical Chemistry A

Volumn 114, Issue 43, 2010, Pages 11844-11852

  Xie, Hong Bin ^a,b   Zhou, Yanzi ^c   Zhang, Yingkai ^c   Johnson, J Karl ^a,b  

^a University of Pittsburgh   (United States)

^b NATIONAL ENERGY TECHNOLOGY LABORATORY   (United States)

^c NEW YORK UNIVERSITY   (United States)

Author keywords

[No Author keywords available]

Indexed keywords

ACTIVATION ENERGY; CONTINUUM MECHANICS; DENSITY FUNCTIONAL THEORY; FREE ENERGY; GEOMETRY; MOLECULAR DYNAMICS; MOLECULAR MODELING; MOLECULAR ORBITALS; ORGANIC ACIDS; REACTION KINETICS; SOLUTIONS;

AB INITIO; ACID-BASE REACTIONS; ACTIVATION FREE ENERGY; AQUEOUS SOLUTIONS; CARBAMIC ACID; CCSD; COUPLED-CLUSTER APPROACH; ENERGY PROFILE; EQUILIBRIUM CONCENTRATION; EXPERIMENTAL VALUES; MICROKINETIC MODELS; MOLECULAR DYNAMICS SIMULATIONS; MONOETHANOLAMINE; POLARIZABLE CONTINUUM MODEL; REACTION CHANNELS; REACTION FREE ENERGY; REACTION MECHANISM; REACTION ORDERS; REACTION PATHWAYS; REACTION STEPS; SINGLE-POINT ENERGY; THEORETICAL STUDY; TRANSITION STATE GEOMETRY; TRIPLE EXCITATION; TWO-STEP REACTION MECHANISMS; UMBRELLA SAMPLING; VIBRATIONAL FREQUENCIES; ZWITTERION FORMATION;

REACTION INTERMEDIATES;

EID: 78049496198     PISSN: 10895639     EISSN: 15205215     Source Type: Journal    
DOI: 10.1021/jp107516k     Document Type: Article

References (58)

1. Ciferno, J. P.; Fout, T. E.; Jones, A. P.; Murphy, J. T. Chem. Eng. Prog. 2009, 105, 33
2. Liu, Y. D.; Zhang, L. Z.; Watanasiri, S. Ind. Eng. Chem. Res. 1999, 38, 2080
3. Veawab, A.; Tontiwachwuthikul, P.; Chakma, A. Ind. Eng. Chem. Res. 1999, 38, 3917
4. 2 capture and storage; 2004; http://www.iea.org/textbase/nppdf/free/2004/prospects.pdf.
5. Murphy, J. T.; Jones, A. P. DOE/NETL's Carbon Capture R&D Program for Existing Coal-Fired Power Plants; DOE/NETL-2009/1356; February 2009; http://www.netl.doe.gov/technologies/coalpower/ewr/co2/pubs/ EPEC%20CO2%20capture%20program%20overview%20feb09.pdf.
6. Hikita, H.; Asai, S.; Katsu, Y.; Ikuno, S. AIChE J. 1979, 25, 793
7. Alper, E. Ind. Eng. Chem. Res. 1990, 29, 1725
8. Ali, S. H. Int. J. Chem. Kinet. 2005, 37, 391
9. Penny, B. D. E.; Ritter, T. J. J. Chem. Soc., Faraday Trans. 1 1983, 79, 2103
10. Hikita, H.; Asai, S.; Ishikawa, H.; Honda, M. Chem. Eng. J. 1977, 13, 7
11. Shim, J. G.; Kim, J. H.; Jhon, Y. H.; Kim, J.; Cho, K. H. Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 2172
12. da Silva, E. F.; Svendsen, H. F. Ind. Eng. Chem. Res. 2004, 43, 3413
13. Arstad, B.; Blom, R.; Swang, O. J. Phys. Chem. A 2007, 111, 1222
14. Danckwerts, P. V. Chem. Eng. Sci. 1979, 34, 443
15. Blauwhoff, P. M. M. V., G. E.; Van Swaaij, W. P. M. Chem. Eng. Sci. 1983, 38, 1411
16. Caplow, M. J. Am. Chem. Soc. 1968, 90, 6795
17. Frisch, M. J.; Trucks, G. W.; Schlegel, H. B.; Scuseria, G. E.; Robb, M. A.; Cheeseman, J. R.; Montgomery, J. J. A.; Vreven, T.; Kudin, K. N.; Burant, J. C.; Millam, J. M.; Iyengar, S. S.; Tomasi, J.; Barone, V.; Mennucci, B.; Cossi, M.; Scalmani, G.; Rega, N.; Petersson, G. A.; Nakatsuji, H.; Hada, M.; Ehara, M.; Toyota, K.; Fukuda, R.; Hasegawa, J.; Ishida, M.; Nakajima, T.; Honda, Y.; Kitao, O.; Nakai, H.; Klene, M.; Li, X.; Knox, J. E.; Hratchian, H. P.; Cross, J. B.; Bakken, V.; Adamo, C.; Jaramillo, J.; Gomperts, R.; Stratmann, R. E.; Yazyev, O.; Austin, A. J.; Cammi, R.; Pomelli, C.; Ochterski, J. W.; Ayala, P. Y.; Morokuma, K.; Voth, G. A.; Salvador, P.; Dannenberg, J. J.; Zakrzewski, V. G.; Dapprich, S.; Daniels, A. D.; Strain, M. C.; Farkas, O.; Malick, D. K.; Rabuck, A. D.; Raghavachari, K.; Foresman, J. B.; Ortiz, J. V.; Cui, Q.; Baboul, A. G.; Clifford, S.; Cioslowski, J.; Stefanov, B. B.; Liu, G.; Liashenko, A.; Piskorz, P.; Komaromi, I.; Martin, R. L.; Fox, D. J.; Keith, T.; Al-Laham, M. A.; Peng, C. Y.; Nanayakkara, A.; Challacombe, M.; Gill, P. M. W.; Johnson, B.; Chen, W.; Wong, M. W.; Gonzalez, C.; Pople, J. A. Gaussian 03, 2004.
18. Lee, T. J.; Taylar, P. R. Int. J. Quantum Chem. 1989, 23, 199
19. Barone, V.; Cossi, M. J. Phys. Chem. A 1998, 102, 1995
20. Cossi, M.; Rega, N.; Scalmani, G.; Barone, V. J. Comput. Chem. 2003, 24, 669
21. Mierts, S.; Scrocco, E.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1981, 55, 117
22. Cances, E.; Mennucci, B.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3032
23. Tomasi, J.; Persico, M. Chem. Rev. 1994, 94, 2027
24. Barone, V. C., M.; Tomasi, J. J. Chem. Phys. 1997, 107, 3210
25. Warshel, A.; Levitt, M. J. Mol. Biol. 1976, 103, 227
26. Singh, U. C.; Kollman, P. A. J. Comput. Chem. 1986, 7, 718
27. Field, M. J.; Bash, P. A.; Karplus, M. J. Comput. Chem. 1990, 11, 700
28. Mulholland, A. J. Drug Discovery Today 2005, 10, 1393
29. Zhang, Y. K. Theor. Chem. Acc. 2006, 116, 43
30. Hu, H.; Yang, W. T. Annu. Rev. Phys. Chem. 2008, 59, 573
31. Patey, G. N.; Valleau, J. P. J. Chem. Phys. 1975, 63, 2334
32. Roux, B. Comput. Phys. Commun. 1995, 91, 275
33. Boczko, E. M.; Brooks, C. L. J. Phys. Chem. 1993, 97, 4509
34. Jorgensen, W. L.; Chandrasekhar, J.; Madura, J. D.; Impey, R. W.; Klein, M. L. J. Chem. Phys. 1983, 79, 926
35. Kumar, S.; Bouzida, D.; Swendsen, R. H.; Kollman, P. A.; Rosenberg, J. M. J. Comput. Chem. 1992, 13, 1011
36. Souaille, M.; Roux, B. Comput. Phys. Commun. 2001, 135, 40
37. Ferrenberg, A. M.; Swendsen, R. H. Phys. Rev. Lett. 1988, 61, 2635
38. Wang, S. L.; Hu, P.; Zhang, Y. K. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 3758
39. Hu, P.; Wang, S. L.; Zhang, Y. K. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 16721
40. Hu, P.; Wang, S.; Zhang, Y. J. Am. Chem. Soc. 2008, 130, 3806
41. Lu, Z. Y.; Zhang, Y. K. J. Chem. Theory Comput. 2008, 4, 1237
42. Ke, Z. H.; Wang, S. L.; Xie, D. Q.; Zhang, Y. K. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 16705
43. Ke, Z. H.; Zhou, Y. Z.; Hu, P.; Wang, S. L.; Xie, D. Q.; Zhang, Y. K. J. Phys. Chem. B 2009, 113, 12750
44. Zheng, H.; Wang, S. L.; Zhang, Y. K. J. Comput. Chem. 2009, 30, 2706
45. Wu, R. B.; Hu, P.; Wang, S. L.; Cao, Z. X.; Zhang, Y. K. J. Chem. Theory Comput. 2010, 6, 337
46. Zhou, Y. Z.; Wang, S. L.; Zhang, Y. K. J. Phys. Chem. B 2010, 114, 8817
47. Shao, Y.; Molnar, L. F.; Jung, Y.; Kussmann, J.; Ochsenfeld, C.; Brown, S. T.; Gilbert, A. T. B.; Slipchenko, L. V.; Levchenko, S. V.; O'Neill, D. P.; DiStasio, R. A.; Lochan, R. C.; Wang, T.; Beran, G. J. O.; Besley, N. A.; Herbert, J. M.; Lin, C. Y.; Van Voorhis, T.; Chien, S. H.; Sodt, A.; Steele, R. P.; Rassolov, V. A.; Maslen, P. E.; Korambath, P. P.; Adamson, R. D.; Austin, B.; Baker, J.; Byrd, E. F. C.; Dachsel, H.; Doerksen, R. J.; Dreuw, A.; Dunietz, B. D.; Dutoi, A. D.; Furlani, T. R.; Gwaltney, S. R.; Heyden, A.; Hirata, S.; Hsu, C. P.; Kedziora, G.; Khalliulin, R. Z.; Klunzinger, P.; Lee, A. M.; Lee, M. S.; Liang, W.; Lotan, I.; Nair, N.; Peters, B.; Proynov, E. I.; Pieniazek, P. A.; Rhee, Y. M.; Ritchie, J.; Rosta, E.; Sherrill, C. D.; Simmonett, A. C.; Subotnik, J. E.; Woodcock, H. L.; Zhang, W.; Bell, A. T.; Chakraborty, A. K.; Chipman, D. M.; Keil, F. J.; Warshel, A.; Hehre, W. J.; Schaefer, H. F.; Kong, J.; Krylov, A. I.; Gill, P. M. W.; Head-Gordon, M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2006, 8, 3172
48. Ponder, J. W. TINKTER, Software Tools for Molecular Design, Version 4.2; June 2004.
49. Beeman, D. J. Comput. Phys. 1976, 20, 130
50. Berendsen, H. J. C.; Postma, J. P. M.; van Gunsteren, W. F.; DiNola, A.; Haak, J. R. J. Chem. Phys. 1984, 81, 3684
51. da Silva, E. F.; Kuznetsova, T.; Kvamme, B.; Merz, K. M. J. Phys. Chem. B 2007, 111, 3695
52. Pliego, J. R., Jr.; Riveros, J. M. J. Phys. Chem. A 2004, 108, 2520
53. Pliego, J. R., Jr.; Riveros, J. M. J. Phys. Chem. A 2002, 106, 7434
54. Pliego, J. R., Jr.; Riveros, J. M. J. Phys. Chem. A 2001, 105, 7241
55. Ding, F. Z.; Smith, J. M.; Wang, H. B. J. Org. Chem. 2009, 74, 2679
56. Pliego, J. R., Jr.; Riveros, J. M. Phys. Chem. Chem. Phys. 2002, 4, 1622
57. Fan, J. G.; Wee, A. G. H.; Idem, R.; Tontiwachwuthikul, P. Ind. Eng. Chem. Res. 2009, 48, 2717
58. Miller, J. A.; Klippenstein, S. J. Int. J. Chem. Kinet. 2001, 33, 654