纤维素微丝在离子液体中溶解过程的模拟研究
目前,一系列的离子液体被发现可以溶解纤维素,随之而来也有了许多机理研究,但都缺乏原子层面的理解.针对此问题,建立了符合真实结构的纤维素微丝,放在水、”Emim”OAc、”Emim”Cl和”Bmim”Cl中进行分子动力学模拟并探讨了溶解机理.结果表明纤维素在水中变化很小,但在离子液体中有不同程度的分散.分析发现离子液体能够有效地破坏纤维素内部的氢键进而溶解纤维素.而醋酸根负离子更易形成有方向性的氢键从而使纤维素链之间分开,从而更快地溶解纤维素.其次,针对阳离子对离子液体溶解纤维素的影响,做了饱和性方面的研究.建立了与离子液体物性符合的Bmim,Pym,Prd,Pip力场,都与醋酸根配对,并将纤维素微丝模型放入其中进行长时间的分子动力学模拟.结果发现纤维素只溶解于阳离子不饱和的离子液体中.原因与结构相关,不饱和的结构能够增加阴阳离子和纤维素之间的相互作用能,同时饱和的阳离子也存在一定的空间位阻效应.这些发现深化了人们对离子液体如何溶解纤维素的理解,并且将有助于设计新的更有效的溶剂以溶解纤维素.
纤维素微丝 溶解机理 离子液体 分子动力学模拟 空间位阻效应
李垚 刘晓敏 张锁江
中国科学院过程工程研究所,多相复杂系统国家重点实验室,离子液体与绿色工程研究部,北京,100190
国内会议
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1-9
2016-11-04（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）