Enhanced Chemical Stability of Tetramethylammonium Head Groups via Deep Eutectic Solvent: A Computational Study

Molecules, 2024

Полный текст Открытый доступ: Gold Метаданные (CSL-JSON)
DOI 10.3390/molecules29204869
Достоверность данных 85 высокая
Как считается эта оценка

Складывается из проверяемых признаков самой записи: есть ли у статьи DOI, сколько независимых источников подтвердили её данные, заполнены ли обязательные поля и насколько свежо последнее подтверждение. Снижают оценку расхождения между источниками и отсутствие идентификатора. Значение от 80 означает, что запись опубликована без дополнительной проверки; от 60 до 79 — что она опубликована с пониженной достоверностью и ручная проверка желательна. Запись, выверенную редактором вручную, пересчёт не опускает ниже 90. Это оценка наших данных о статье, а не оценка самой статьи.

Аннотация

The chemical stability of tetramethylammonium (TMA) head groups, both with and without the presence of a choline chloride and ethylene glycol-based deep eutectic solvent (DES), was studied using Density Functional Theory (DFT) calculations and ab initio Molecular Dynamics (MD) simulations. DFT calculations of transition state energetics (ΔEreaction, ΔGreaction, ΔEactivation, and ΔGactivation) for key degradation mechanisms, ylide formation (YF) and nucleophilic substitution (SN2), suggested that the presence of DES enhances the stability of the TMA head groups compared to systems without DES. Ab initio MD simulations across hydration levels (HLs) 1 to 5 indicated that without DES, YF dominates at lower HLs, while SN2 does not occur. In contrast, both mechanisms are suppressed in the presence of DES. Temperature also plays a role: without DES, YF dominates at 298 K, while SN2 becomes prominent at 320 K and 350 K. With DES, both degradation mechanisms are inhibited. These findings suggest DES could improve the chemical stability of TMA head groups in anion exchange membranes.