含水量对胆碱基低共熔溶剂的微观结构、密度及黏度影响的分子动力学研究

摘要

低共熔溶剂（DES）是一种类离子液体的绿色溶剂，具有蒸汽压低、热稳定性好、制备简单等优点，但高黏度特性制约了其工业应用，同时DES具有强吸湿性，因此探究体系中水的存在对其黏度的影响至关重要.本文利用分子动力学模拟的方法，在GAFF力场下分别模拟了氯化胆碱+乙二醇/甘油/尿素等三种DES水合物在293.15～353.15 K温度范围内的密度和黏度，通过分析氢键数目和径向分布函数，研究了含水量对DES微观结构及宏观性质的影响.结果表明，水的存在破坏了DES内胆碱基阳离子（CHO⁺）与阴离子（Cl^-）、阴离子（Cl^-）与氢键供体（HBD）、氢键供体间形成的氢键；同时，水与CHO⁺、Cl^-、HBD形成新的弱氢键从而降低原有DES体系的黏度.当上述三种体系内的含水质量分数分别达到8 wt%、10 wt%、10 wt%时，仍能维持以DES为中心的氢键体系，且对应黏度分别降低了58.3%、73.78%、89.41%.因此，可以通过添加少量水来调节DES的黏度，进而扩大其工业应用范围.

关键词

低共熔溶剂 / 密度 / 黏度 / 氢键 / 分子动力学模拟