Atomistic Modeling of Quaternized Chitosan Head Groups: Insights into Chemical Stability and Ion Transport for Anion Exchange Membrane Applications

Molecules, 2024

Толық мәтін Ашық қол жеткізу: Gold Метадеректер (CSL-JSON)
DOI 10.3390/molecules29133175
Деректер сенімділігі 85 жоғары
Бұл баға қалай есептеледі

Ол жазбаның өзінің тексерілетін белгілерінен құралады: мақаланың DOI-і бар ма, оның деректерін қанша тәуелсіз дереккөз растады, міндетті өрістер толтырылған ба және соңғы растау қаншалықты жаңа. Дереккөздер арасындағы алшақтық пен идентификатордың болмауы бағаны төмендетеді. 80-нен бастап мән жазбаның қосымша тексерусіз жарияланғанын, 60-тан 79-ға дейін — оның сенімділігі төмен күйде жарияланғанын және қолмен тексеру ұсынылатынын білдіреді. Редактор қолмен тексерген жазбаны қайта есептеу 90-нан төмен түсірмейді. Бұл — мақаланың өзіне емес, ол туралы деректерімізге берілген баға.

Аңдатпа

The chemical stability and ion transport properties of quaternized chitosan (QCS)-based anion exchange membranes (AEMs) were explored using Density Functional Theory (DFT) calculations and all-atom molecular dynamics (MD) simulations. DFT calculations of LUMO energies, reaction energies, and activation energies revealed an increasing stability trend among the head groups: propyl trimethyl ammonium chitosan (C) < oxy propyl trimethyl ammonium chitosan (B) < 2-hydroxy propyl trimethyl ammonium chitosan (A) at hydration levels (HLs) of 0 and 3. Subsequently, all-atom MD simulations evaluated the diffusion of hydroxide ions (OH-) through mean square displacement (MSD) versus time curves. The diffusion coefficients of OH- ions for the three types of QCS (A, B, and C) were observed to increase monotonically with HLs ranging from 3 to 15 and temperatures from 298 K to 350 K. Across different HLs and temperatures, the three QCS variants exhibited comparable diffusion coefficients, underlining their effectiveness in vehicular transport of OH- ions.