Phase separation property of a hydrophobic deep eutectic solvent–water binary mixture: A molecular dynamics simulation study

共晶体系 分子动力学 水溶液 相(物质) 化学物理 氢键 化学 分子 相图 化学工程 萃取(化学) 材料科学 热力学 有机化学 计算化学 合金 工程类 物理
作者
Rabindranath Paul,Aritra Mitra,Sandip Paul
出处
期刊:Journal of Chemical Physics [American Institute of Physics]
卷期号:154 (24) 被引量:26
标识
DOI:10.1063/5.0052200
摘要

Over the past decade, deep eutectic solvents (DESs) have earned applicability in numerous fields as non-flammable, non-volatile, and greener alternatives to conventional organic solvents. In a first of its kind, a hydrophobic DES composed of a 1:1 mixture of oleic acid and lidocaine was recently reported, possessing a lower critical solution temperature in water. The thermoreversible phase property of this DES–water system was utilized to sequester out dye molecules from their aqueous solutions. In this article, we explore the phase separation phenomena for this particular DES in its aqueous solution using an all-atom molecular dynamics simulation. A 50 wt. % solution of the DES in water was studied at three different temperatures (253, 293, and 313 K) to understand the various molecular interactions that dictate the phase segregation property of these systems. In this work, we have elaborated on the importance of hydrogen bonding interactions and the non-bonding interactions between the components and the competition between the two that leads to phase separation. Overall, we observe that the increase in unfavorable interaction between the DES components and water with increasing temperature determines the phase separation behavior. We have also studied the modification in the dynamical properties of water molecules close to the phase boundary. Such molecular insights would be beneficial for designing novel solvent systems that can be used as extraction-based media in industries.
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