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Aqueous electrolytes confined within functionalized silica nanopores

Authors :
Jonàs Sala
Daniel Laria
Pablo E. Videla
Jordi Martí
Elvira Guàrdia
Universitat Politècnica de Catalunya. Departament de Física i Enginyeria Nuclear
Universitat Politècnica de Catalunya. SIMCON - Grup de Recerca de Simulació per Ordinador en Matèria Condensada
Universitat Politècnica de Catalunya. SIMCON - First-principles approaches to condensed matter physics: quantum effects and complexity
Source :
Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname, UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), CONICET Digital (CONICET), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, instacron:CONICET

Abstract

Molecular dynamics simulations have been carried out to investigate structural and dynamical characteristics of NaCl aqueous solutions confined within silica nanopores in contact with a bulk-like reservoir. Two types of pores, with diameters intermediate between 20 and 37.5 , were investigated: The first one corresponded to hydrophobic cavities, in which the prevailing wall-solution interactions were of the Lennard-Jones type. In addition, we also examined the behavior of solutions trapped within hydrophilic cavities, in which a set of unsaturated O-sites at the wall were transformed in polar silanol Si-OH groups. In all cases, the overall concentrations of the trapped electrolytes exhibited important reductions that, in the case of the narrowest pores, attained 50 of the bulk value. Local concentrations within the pores also showed important fluctuations. In hydrophobic cavities, the close vicinity of the pore wall was coated exclusively by the solvent, whereas in hydrophilic pores, selective adsorption of Na ions was also observed. Mass and charge transport were also investigated. Individual diffusion coefficients did not present large modifications from what is perceived in the bulk; contrasting, the electrical conductivity exhibited important reductions. The qualitative differences are rationalized in terms of simple geometrical considerations. © 2011 American Institute of Physics. Fil: Videla, Pablo Ernesto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina Fil: Sala, Jons. Universidad Politécnica de Catalunya. Departament de Física Enginyeria; España Fil: Mart, Jordi. Universidad Politécnica de Catalunya. Departament de Física Enginyeria; España Fil: Gurdia, Elvira. Universidad Politécnica de Catalunya. Departament de Física Enginyeria; España Fil: Laria, Daniel Hector. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Oficina de Coordinación Administrativa Ciudad Universitaria. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Instituto de Química, Física de los Materiales, Medioambiente y Energía; Argentina. Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales. Departamento de Química Inorgánica, Analítica y Química Física; Argentina. Comisión Nacional de Energía Atómica; Argentina

Details

Database :
OpenAIRE
Journal :
Recercat. Dipósit de la Recerca de Catalunya, instname, UPCommons. Portal del coneixement obert de la UPC, Universitat Politècnica de Catalunya (UPC), CONICET Digital (CONICET), Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas, instacron:CONICET
Accession number :
edsair.doi.dedup.....29376d41cff222029e5e24eacb60f0a9