Deeper insight into hydrolysis mechanisms of polyester/cotton blended fabrics for separation by explicit solvent models

聚酯纤维 纤维素 水解 催化作用 化学 离解(化学) 质子 溶剂 高分子化学 计算化学 化学工程 材料科学 有机化学 物理 量子力学 工程类
作者
Yan Zhang,Jie Lian,Miaoting Li,Lingyun Meng,Yongfang Zhang,Ge Chen,Jianjun Lu
出处
期刊:International Journal of Biological Macromolecules [Elsevier BV]
卷期号:154: 596-605 被引量:12
标识
DOI:10.1016/j.ijbiomac.2020.03.130
摘要

Aiming to get a deeper and accurate understanding on separation of polyester/cotton blended fabrics in subcritical water, the hydrolysis mechanisms of cellulose and polyester were studied using dispersion-corrected density functional theory (DFT-D) method with and without explicit H2O under the conductor-like screening model (COSMO) set. The number and locations of explicit H2O were determined by their likely functions including being dissociation and solvent and catalyst. The calculations disclosed that explicit H2O provide inductive activation on glycosidic bond of cellulose and ester groups at the center of polyester and the assistance on the transfer of proton as proton-carrier and as catalyst of proton shuttle, affecting the reaction and activation energies in a realistic manner. In addition, the number of explicit H2O molecules functioning as catalyst of proton shuttle may also has a strong influence on catalytic activity. Based on the improved explicit solvation models, the overall activation energies of proposed hydrolysis mechanisms for cellulose and polyester are 14.81 and 21.46 kcal/mol respectively, which explains the preferential hydrolysis of cellulose from experimental results.

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