Esta tese trata da utilização de líquidos iônicos como solventes para a absorção de CO₂, e busca relacionar o efeito das diferentes interações intermoleculares existentes no próprio solvente, assim como as interações estabelecidas com o gás, na capacidade de absorção do dióxido de carbono. Uma vez que as propriedades macroscópicas de líquidos iônicos estão diretamente associadas a sua estrutura e às interações entre as espécies iônicas, procura-se relacionar propriedades macroscópicas termodinâmicas com evidências microscópicas por espectroscopia. Nesse sentido, será possível estabelecer relações entre a estrutura local dos íons e a capacidade de absorção do gás, ampliando, dessa maneira, o estudo sobre a utilização destes materiais como solventes absorvedores de CO₂. Utilizando uma dupla abordagem experimental, uma termodinâmica e outra espectroscópica, esta tese foi dividida em três partes. Na primeira, o efeito do CO₂ na estrutura de líquidos iônicos foi investigado por espectroscopia Raman. Com o intuito de sondar o domínio polar dos líquidos iônicos, foi estudado o efeito da pressão de CO₂ na posição das bandas mais características dos ânions. Diferente dos resultados reportados na literatura, a maioria dos quais obtidos via simulação por dinâmica molecular, foi observada uma modificação das interações iônicas no domínio polar dos líquidos iônicos. Esta modificação estrutural provocada pelo CO₂ mostrou-se dependente da intensidade das interações entre cátions e ânions do próprio líquido. A segunda etapa explora o efeito de grupos éter de um polímero, PEO, nas propriedades de [N₄₁₁₁][NTf₂]. Valores negativos de entalpia de mistura, Δ_mixH < 0, sugerem interações favoráveis entre [N₄₁₁₁][NTf₂] e PEO. Espectros Raman confirmam uma associação favorável entre o cátion N₄₁₁₁⁺ e PEO, onde cadeias de PEO provavelmente envolvem o cátion. Estas interações refletem diretamente na dinâmica do sistema, apresentando forte dependência com o tamanho da cadeia polimérica. O aumento da quantidade de CO₂ absorvida com o aumento da quantidade de PEO na mistura foi explicado por interações mais favoráveis entre o gás e o polímero, como mostrado pelo aumento das negativas entalpias de solvatação do CO₂ nas misturas. Por fim, a terceira parte investiga o efeito do ânion C(CN)₃^- na capacidade de absorção de CO₂ por [C₄C₁Im][Ac]. Misturas de [C₄C₁Im][Ac] e [C₄C₁Im][C(CN)₃] tiveram suas propriedades físico-químicas registradas, observando uma diminuição da viscosidade do fluido com a adição de C(CN)₃^-. Este resultado foi atribuído a uma reorganização da rede de ligações de hidrogênio. A presença do ânion C(CN)₃^- não afeta significativamente a reação química do CO₂ com [C[N₄₁₁₁][NTf₂]C₁Im][Ac] (constante de equilíbrio é mantida), mas diminui a constante de Henry, apontando para maiores absorções físicas do gás. Apesar de não afetar a absorção química de CO₂ por [C₄C₁Im][Ac], a presença do ânion C(CN)₃^- melhora consideravelmente a transferência de massa, aumentando a fluidez do líquido absorvente.

This thesis is aimed at discussing the use of ionic liquids as solvents for the absorption of CO₂ and seeks to relate the effect of different intermolecular interactions in the solvent itself, as well as the interactions established with the gas, on the carbon dioxide absorption capacity. Since the macroscopic properties of ionic liquids are directly associated with their structure and the interactions between their ions, it is sought to relate macroscopic thermodynamic properties with microscopic spectroscopic evidences. Therefore, it will be possible to establish relations between the local structure of the ions and the absorption capacity of the gas, thus expanding the study on the use of these materials as CO₂-absorbing solvents. Using a double experimental approach, one thermodynamic and the other spectroscopic, this thesis was divided into three parts. At first, the effect of CO₂ on the structure of ionic liquids was investigated by Raman spectroscopy. In order to probe the polar domain of ionic liquids, the effect of CO₂ pressure on the most characteristic bands of anions was investigated. Unlike the results reported in the literature, most of them obtained through molecular dynamics simulation, it was observed a modification on the ionic interactions in the ionic liquids polar domain. This structural change driven by CO₂ revealed to be dependent on the intensity of cation-anion interactions of the liquid itself. The second step of this thesis explores the effect of ether groups of a polymer, PEO, on the properties of [N₄₁₁₁][NTf₄₁₁₁₂]. Negative values of mixing enthalpy, Δ_mixH < 0, suggest favorable interactions between [N₄₁₁₁][NTf₂] and PEO. Raman spectra results also suggest a favorable interaction between N₄₁₁₁⁺ cation and PEO, where PEO chains probably wrap the cation. These interactions directly reflect on the dynamics of the system, which has a strong dependence on the polymer chain size. The increase of absorbed CO₂ by increasing the amount of PEO in the mixture was explained by more favorable interactions between the gas and the polymer, as revealed by the increase in the negative values of CO₂ solvation enthalpy in the mixtures. Lastly, the third part investigates the effect of adding C(CN)₃^- anion on the CO₂ absorption capacity of [C₄C₁Im][Ac]. Studying the physicochemical properties of [C₄C₁Im][Ac] mixed with [C₄C₁Im][C(CN)₃] it was observed a decrease in the fluid viscosity upon the addition of C(CN)₃^-. This behavior was attributed to a reorganization of the [C₄C₁Im][Ac] hydrogen bond network due to the presence of C(CN)₃^- anion. The presence of C(CN)₃^- anion does not affect significantly the chemical reaction between CO₂ and [C₄C₁Im][Ac] (chemical equilibrium is kept constant), but Henrys law constants decrease, pointing to greater physical absorption of the gas. Although not affecting the CO₂ chemical uptake by [C₄C₁Im][Ac], the presence of the C(CN)₃^- anion considerably improves mass transfer, increasing the fluidity of the absorbent liquid.