Understanding the Water Structures in Deep Eutectic Solvents by Near-infrared Spectroscopy

doi:10.7503/cjcu20230017

Abstract

Abstract:

The hydrogen bond network structure of choline chloride/urea deep eutectic solvents（DESs）-water mixtures was studied in the range of 5%—95% water content by near infrared spectroscopy. Through the analysis of the near-infrared spectra after choline chloride and urea mixing， the spectral feature of the interaction between urea —NH group and choline chloride Cl^- was found， indicating that the formation of NH···Cl^- was the reason for the decrease of DESs melting point. Through the near-infrared spectrum analysis of DESs-water mixtures with different water contents， the spectral information of the interaction between water molecules and between water molecules and the —NH and C=O groups in urea was found. Water mainly exists in three kinds of structures， including the bulk water， the hydrated water with urea C=O and the bridge water connect —NH groups. The bulk water destroyed NH···Cl^- in DESs， reducing the stability of the system， while the bridge water between urea —NH molecules and the hydrated water with urea C=O increase the stability of the system. The relative content of the three water structures in DESs is related to the water content. The water content of 40%—80% can not only effectively reduce the viscosity of the system， but also maintain the properties of DESs.

Key words: Near infrared spectroscopy, Deep eutectic solvent, Choline chloride/urea, Water structure

CLC Number:

O657

TrendMD:

WANG Yan, CAI Wengsheng, SHAO Xueguang. Understanding the Water Structures in Deep Eutectic Solvents by Near-infrared Spectroscopy[J]. Chem. J. Chinese Universities, 2023, 44(6): 20230017.

Figures/Tables 4

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