Estudo computacional das interações intermoleculares de líquidos iônicos derivados do cátion imidazólio com potencial de captura de CO2
| Ano de defesa: | 2022 |
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| Autor(a) principal: | |
| Orientador(a): | |
| Banca de defesa: | |
| Tipo de documento: | Dissertação |
| Tipo de acesso: | Acesso aberto |
| Idioma: | por |
| Instituição de defesa: |
Universidade Federal da Paraíba
Brasil Química Programa de Pós-Graduação em Química UFPB |
| Programa de Pós-Graduação: |
Não Informado pela instituição
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| Departamento: |
Não Informado pela instituição
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| País: |
Não Informado pela instituição
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| Palavras-chave em Português: | |
| Link de acesso: | https://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36574 |
Resumo: | Ionic liquids play a range of applications, with CO2 capture being one of them. Such applications have motivated several studies with the goal of elucidate the behavior of its properties. Ionic liquids based on imidazolium cation have characteristics that aid in the CO2 capture process, which in turn are related to their intermolecular interactions. The objective of this work is to understand how the different substitutions in imidazolium cation affect its intermolecular forces and assist in the capture of CO2. Molecular dynamics calculations were performed for 14 ionic liquids based on imidazolium cation. The balanced structures had a coefficient of determination value of 0.97 with the experimental density. RDF, SDF and MSD calculations were performed in the system structure containing 200 pairs of ionic fluid. After the analysis of the molecular trajectories of these structures, the representative structures of the system were taken and calculations of NCI and DFT were performed. The equilibrium distance between cation and anion remained the same in general. The interactions between cation and anion were primarily around the imidazolium ring. Cations with alkyl chains between 2 and 4 carbons showed a more diffuse behavior and the cations functionalized, less diffuse. Van der Waals interactions proved to be important for the formation of the ionic pair cluster and interaction free energy proved to be an important driver in the formation of the ionic pair. |
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Estudo computacional das interações intermoleculares de líquidos iônicos derivados do cátion imidazólio com potencial de captura de CO2Cátion imidazólioLíquidos iônicosCaptura de CO2Interações intermolecularesDinâmica molecularIonic liquidsCO2 captureImidazolium cationIntermolecular interactionsMolecular DynamicsQuantum calculationsCNPQ::CIENCIAS EXATAS E DA TERRA::QUIMICAIonic liquids play a range of applications, with CO2 capture being one of them. Such applications have motivated several studies with the goal of elucidate the behavior of its properties. Ionic liquids based on imidazolium cation have characteristics that aid in the CO2 capture process, which in turn are related to their intermolecular interactions. The objective of this work is to understand how the different substitutions in imidazolium cation affect its intermolecular forces and assist in the capture of CO2. Molecular dynamics calculations were performed for 14 ionic liquids based on imidazolium cation. The balanced structures had a coefficient of determination value of 0.97 with the experimental density. RDF, SDF and MSD calculations were performed in the system structure containing 200 pairs of ionic fluid. After the analysis of the molecular trajectories of these structures, the representative structures of the system were taken and calculations of NCI and DFT were performed. The equilibrium distance between cation and anion remained the same in general. The interactions between cation and anion were primarily around the imidazolium ring. Cations with alkyl chains between 2 and 4 carbons showed a more diffuse behavior and the cations functionalized, less diffuse. Van der Waals interactions proved to be important for the formation of the ionic pair cluster and interaction free energy proved to be an important driver in the formation of the ionic pair.Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior - CAPESOs líquidos Iônicos desempenham uma gama de aplicações, sendo a captura de CO2 uma delas. Tais aplicações tem motivado diversos estudos com o intuito de elucidar o comportamento das suas propriedades. Líquidos iônicos baseados no cátion imidazólio possuem características que auxiliam no processo de captura de CO2 que, por sua vez, estão relacionadas as suas interações intermoleculares. O objetivo deste trabalho é o de compreender como as diferentes substituições no cátion imidazólio afetam suas forças intermoleculares e auxiliam na captura ao CO2. Em uma parte do trabalho foram realizados cálculos de dinâmica molecular para 14 líquidos iônicos baseados no cátion imidazólio. As estruturas equilibradas tiveram um valor de coeficiente de determinação de 0,97 com a densidade experimental. Foram realizados cálculos de RDF, SDF e MSD na estrutura do sistema contendo 200 pares de líquidos iônicos. Após análises das trajetórias moleculares foram tomadas as estruturas representativas do sistema e realizados cálculos de NCI e DFT. A distância de equilíbrio entre o cátion e o ânion se manteve a mesma de modo geral. As interações entre o cátion e o ânion dispuseram-se prioritariamente em torno do anel imidazólio. Os cátions com cadeias alquilas entre 2 e 4 carbonos apresentaram um comportamento mais difuso, e os cátions funcionalizados, menos difusos. As interações de van der Waals se mostraram importantes para a formação do aglomerado de pares iônicos e a energia livre de interação demonstrou ser um importante condutor na formação do par iônico. O valor da energia de interação de Coulomb de longo alcance pode ser um indicador do potencial de captura de CO2 de um LI.Universidade Federal da ParaíbaBrasilQuímicaPrograma de Pós-Graduação em QuímicaUFPBRocha, Gerd Bruno dahttp://lattes.cnpq.br/9404945858555096Santana, Sidney Ramos dehttp://lattes.cnpq.br/0885124583236694Cruz, Luiz Eduardo Gomes da2025-11-19T13:14:19Z2022-10-052025-11-19T13:14:19Z2022-07-27info:eu-repo/semantics/publishedVersioninfo:eu-repo/semantics/masterThesishttps://repositorio.ufpb.br/jspui/handle/123456789/36574porAttribution-NoDerivs 3.0 Brazilhttp://creativecommons.org/licenses/by-nd/3.0/br/info:eu-repo/semantics/openAccessreponame:Repositório Institucional da UFPBinstname:Universidade Federal da Paraíba (UFPB)instacron:UFPB2025-11-20T06:09:05Zoai:repositorio.ufpb.br:123456789/36574Repositório InstitucionalPUBhttps://repositorio.ufpb.br/oai/requestdiretoria@ufpb.br||bdtd@biblioteca.ufpb.bropendoar:25462025-11-20T06:09:05Repositório Institucional da UFPB - Universidade Federal da Paraíba (UFPB)false |
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Ionic liquids play a range of applications, with CO2 capture being one of them. Such applications have motivated several studies with the goal of elucidate the behavior of its properties. Ionic liquids based on imidazolium cation have characteristics that aid in the CO2 capture process, which in turn are related to their intermolecular interactions. The objective of this work is to understand how the different substitutions in imidazolium cation affect its intermolecular forces and assist in the capture of CO2. Molecular dynamics calculations were performed for 14 ionic liquids based on imidazolium cation. The balanced structures had a coefficient of determination value of 0.97 with the experimental density. RDF, SDF and MSD calculations were performed in the system structure containing 200 pairs of ionic fluid. After the analysis of the molecular trajectories of these structures, the representative structures of the system were taken and calculations of NCI and DFT were performed. The equilibrium distance between cation and anion remained the same in general. The interactions between cation and anion were primarily around the imidazolium ring. Cations with alkyl chains between 2 and 4 carbons showed a more diffuse behavior and the cations functionalized, less diffuse. Van der Waals interactions proved to be important for the formation of the ionic pair cluster and interaction free energy proved to be an important driver in the formation of the ionic pair. |
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