A DFT study of the adsorption of glycine in the interlayer space of montmorillonite

文献情報

出版日 2017-05-17
DOI 10.1039/C7CP02300F
インパクトファクター 3.676
著者

Elizabeth Escamilla-Roa, F. Javier Huertas, Alfonso Hernández-Laguna, C. Ignacio Sainz-Díaz


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要旨

The adsorption properties of clay minerals have been widely studied in several technological areas, due to their versatility, absorption capacity and catalytic properties. The interaction of amino acids with clay surfaces can be interesting due to their role in prebiotic scenarios. Different degrees of hydration and the adsorption of the glycine molecule and glycinium cation in the interlayer space of montmorillonite were investigated by means of calculations based on density functional theory (DFT). Our calculations show that the cation exchange of K+ by glycinium in the interlayer of hydrated K-montmorillonite is highly possible and exothermic. This supports previous experimental results by explaining the possible adsorption of glycine as a molecule and cation. Glycine is adsorbed in a zwitterionic form in the interlayer without being solvated with water. Besides, glycine and glycinium are highly exothermically adsorbed in the interlayer. The interlayer spacings under different conditions were in agreement with the experimental values. Hydrogen bonds and electrostatic interactions between molecules and surface atoms are responsible for this exothermicity. The IR spectra were calculated and compared with the experimental results showing interesting frequency shifts depending on the intermolecular interactions in the interlayer space of montmorillonite.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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