Modelling the kinetics and structural property evolution of a versatile reaction: aqueous HCN polymerization

文献情報

出版日 2018-05-29
DOI 10.1039/C8CP01662C
インパクトファクター 3.676
著者

Amparo Fernández, Marta Ruiz-Bermejo, José L. de la Fuente


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要旨

The kinetics of the reaction of the synthesis of HCN polymers in aqueous medium at high temperatures have been analysed to ascertain a suitable model for this material, for which it was recently demonstrated that prebiotic chemistry may now be adapted in the development of a new generation of high performance coatings and adhesives with biomedical applications. These experimental conditions were chosen for the simplicity of the reagents, being particularly convenient in regard to potential industrial scale-up of coating technology, where these polymers have revealed an interesting field of application. The kinetics of the precipitation polymerization of HCN in water were studied under isothermal conditions at four different temperatures between 75 °C and 90 °C throughout gravimetric measurements. The use of the Kamal–Sourour autocatalytic kinetic model was proposed, properly describing the overall formation process of this insoluble HCN polymer. All of the kinetic parameters, including reaction orders, kinetic constants and activation energy, were determined for the cross-linking polymerization reaction under study, and a relevant autocatalysis effect was observed. An isoconversion method was also used to analyse the variation of the global activation energy with conversion; and characterization by means of elemental analysis, Fourier transform infrared (FTIR) spectroscopy, and scanning electron microscopy (SEM) was carried out. This study demonstrates the autocatalytic, robust and straightforward character of this heterogeneous aqueous HCN polymerization, and to the best of our knowledge, this report describes the first time that a systematic and extended kinetic analysis has been conducted to obtain a more comprehensive and deeper understanding of this complex reaction, which is of great interest to the origin of life and, currently, to materials science.

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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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