Please use this identifier to cite or link to this item: http://dx.doi.org/10.25673/118330
Title: Atomistic modeling of the solubility of cellulose in ionic liquids
Author(s): Roos, ElianeLook up in the Integrated Authority File of the German National Library
Referee(s): Sebastiani, DanielLook up in the Integrated Authority File of the German National Library
Brehm, MartinLook up in the Integrated Authority File of the German National Library
Sulpizi, MarialoreLook up in the Integrated Authority File of the German National Library
Granting Institution: Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg
Issue Date: 2024
Extent: 1 Online-Ressource (v, 209 Seiten)
Type: HochschulschriftLook up in the Integrated Authority File of the German National Library
Type: PhDThesis
Exam Date: 2024-11-28
Language: English
URN: urn:nbn:de:gbv:3:4-1981185920-1202895
Abstract: This thesis introduces BILFF, a force field for molecular dynamics (MD) simulations of cellulose in ionic liquids (ILs). BILFF provides parameters for 1-ethyl-3-methylimidazolium, 1-ethyl-3-methyl-1,2,3-triazolium, acetate, benzoate and dimethyl sulfoxide (DMSO), optimized for hydrogen bonding in anhydrous and aqueous ILs. The parameters were refined through comparisons to ab initio MD simulations and experimental data, accurately reproducing structural and dynamic properties like ion pairing, solvation shell structure, diffusion coefficients, and hydrogen bond lifetime. The simulations show that benzoate and triazolium form stronger hydrogen bonds than acetate and imidazolium, although 1-ethyl-3-methylimidazolium acetate is the most effective cellulose solvent. Water shows an ambivalent role, both enhancing and hindering cellulose, depending on its concentration. DMSO shields the IL ions from each other, thus increasing the cellulose solubility by increasing the number of free anions.
Diese Arbeit stellt BILFF vor, ein Kraftfeld für Molekulardynamik (MD)-Simulationen von Cellulose in ionischen Flüssigkeiten (ILs). Es umfasst 1-Ethyl-3-Methylimidazolium, 1-Ethyl-3-Methyl-1,2,3-Triazolium, Acetat, Benzoat und DMSO und ist auf die Wasserstoffbrückenbildung in wasserfreien und wässrigen ILs optimiert. Die Optimierung erfolgte durch Vergleiche mit ab initio MD-Simulationen und experimentellen Daten und ermöglicht eine genaue Reproduktion diverser Eigenschaften (Ionenpaarbildung, Solvationsstruktur, Diffusionskoeffizient, Wasserstoffbrückenlebensdauer u. a.). Die Simulationen zeigen, dass Benzoat und Triazolium stärkere Wasserstoffbrücken bilden als Acetat und Imidazolium, obwohl 1-Ethyl-3-Methylimidazoliumacetat das effektivste Celluloselösungsmittel ist. Wasser beeinflusst die Celluloselöslichkeit ambivalent, je nach Konzentration fördernd oder hemmend. DMSO erhöht die Celluloselöslichkeit, indem es die Ionen voneinander abschirmt und so die Zahl freier Anionen erhöht.
URI: https://opendata.uni-halle.de//handle/1981185920/120289
http://dx.doi.org/10.25673/118330
Open Access: Open access publication
License: In CopyrightIn Copyright
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