纤维素在三乙/尿素深溶解剂 (DES) 中的溶解机制:DFT量子建模,分子动力学和实验研究
Omar Azougagh1, Issam Jilal2, Loubna Jabir1
1Laboratory of Molecular Chemistry, Materials and Environment (LMCME), Department of Chemistry, Faculty Multidisciplinary Nador, Mohammed 1st University, P. B. 300, Nador 62700, Morocco. el.barkany011@gmail.com.
Physical chemistry chemical physics : PCCP
|August 17, 2023
概括
三乙/尿素深溶解剂 (DES) 为纤维素溶解和功能化提供了绿色介质,而无需显著的聚合物降解. 这项研究突出了其在可持续化学过程中的潜力.
科学领域:
- 绿色化学 绿色化学
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 聚合物化学 聚合物化学
背景情况:
- 纤维素的溶解和功能化对于开发可持续材料和化学过程至关重要.
- 传统的方法通常使用强烈的溶剂,造成环境问题.
- 由于它们的环保性质,深度性溶剂 (DES) 是一个有前途的替代品.
研究的目的:
- 研究甲基三乙/尿素 (BTEAB/尿素) DES作为绿色介质用于纤维素溶解和功能化.
- 评估DES对纤维素分子量,结晶性和多态性的影响.
- 阐明纤维素与BTEAB/尿素DES之间的相互作用机制.
主要方法:
- 粘度平均分子量测量以评估纤维素降解.
- 用X射线衍射 (XRD) 分析纤维素结晶性和多态性的变化.
- 分子动力学 (MD) 建模研究DES-纤维素相互作用,包括H键密度和辐射分布函数 (RDF).
- 密度函数理论 (DFT) 和分子中原子的量子理论 (AIM) 用于评估拓特征和非共价相互作用 (NCIs).
主要成果:
- BTEAB/尿素DES有效地在没有显著的聚合物链降解的情况下溶解了纤维素.
- 纤维素结晶性在溶解后从87%降至75%,I型多态性没有变化.
- 辅溶剂 (水,DMSO) 显著影响了DES的点.
- MD和DFT分析显示,溶解是由纤维素和DES之间的强键相互作用驱动的.
结论:
- BTEAB/尿素DES是一种可行的绿色溶剂,用于纤维素加工,保持聚合物的完整性.
- 溶解机制主要由键控制,这是通过计算建模证实的.
- 这项研究为可持续化学应用提供了对DES-生物聚合物相互作用的宝贵见解.
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