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dc.contributor.author
De Luca, G.  
dc.contributor.author
Luque Di Salvo, Javier Esteban  
dc.contributor.author
Cipollina, A.  
dc.contributor.author
Luque, Guillermina Leticia  
dc.contributor.author
Fuoco, A.  
dc.contributor.author
Leiva, Ezequiel Pedro M.  
dc.contributor.author
Micale, G.  
dc.date.available
2023-08-15T15:36:12Z  
dc.date.issued
2022-12  
dc.identifier.citation
De Luca, G.; Luque Di Salvo, Javier Esteban; Cipollina, A.; Luque, Guillermina Leticia; Fuoco, A.; et al.; Vertically aligned carbon nanotubes for monovalent cation selective membranes designed by in silico experiments; Elsevier Science; Desalination; 544; 116123; 12-2022; 1-12  
dc.identifier.issn
0011-9164  
dc.identifier.uri
http://hdl.handle.net/11336/208346  
dc.description.abstract
Many membrane-based ion separation technologies require monovalent cations selectivity. However, available membranes usually show limited specific ion selectivity. In order to provide basic information on the membrane ion selectivity, the confinement effect on narrow pores disrupting the ion hydration is investigated in this work, with the aim to provide a new alternative to classical Cation Exchange Membranes (CEM). Starting from solvated cations structures used as templates and obtained by a quantum approach, Single-Wall Carbon Nanotubes (SWCNT) with ad-hoc designed diameters were chosen to perform in-silico experiments of single-cation permeation through CNT by means of Molecular Dynamics simulations, for which partial charges at nanotube inlets were parametrized through ab initio calculations. Cations' trajectories and energy decomposition analysis suggest that 100 % perm-selectivity towards Na+ with respect to Ca2+ and Mg2+ is virtually attainable with CNT of 1.33 nm diameter. Interestingly, the origin of this behaviour lays on thermodynamics rather than on size exclusion mechanisms. Opposite to polymeric homogeneous CEM, showing higher affinity for multivalent cations, an inverted trend was found for CNT in terms of hydration free energies, where Na+ shows more affinity up to 36 kJ/mol. Finally, total rejection of Cl− was observed in the range of CNT diameters investigated.  
dc.format
application/pdf  
dc.language.iso
eng  
dc.publisher
Elsevier Science  
dc.rights
info:eu-repo/semantics/restrictedAccess  
dc.rights.uri
https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/2.5/ar/  
dc.subject
DFT  
dc.subject
ION HYDRATION  
dc.subject
ION SELECTIVITY  
dc.subject
MOLECULAR DYNAMICS  
dc.subject
MOLECULAR MECHANISM  
dc.subject.classification
Físico-Química, Ciencia de los Polímeros, Electroquímica  
dc.subject.classification
Ciencias Químicas  
dc.subject.classification
CIENCIAS NATURALES Y EXACTAS  
dc.subject.classification
Ingeniería de Procesos Químicos  
dc.subject.classification
Ingeniería Química  
dc.subject.classification
INGENIERÍAS Y TECNOLOGÍAS  
dc.title
Vertically aligned carbon nanotubes for monovalent cation selective membranes designed by in silico experiments  
dc.type
info:eu-repo/semantics/article  
dc.type
info:ar-repo/semantics/artículo  
dc.type
info:eu-repo/semantics/publishedVersion  
dc.date.updated
2023-07-07T17:07:36Z  
dc.journal.volume
544  
dc.journal.number
116123  
dc.journal.pagination
1-12  
dc.journal.pais
Países Bajos  
dc.journal.ciudad
Amsterdam  
dc.description.fil
Fil: De Luca, G.. Istituto Per la Tecnologia Delle Membrane; Italia  
dc.description.fil
Fil: Luque Di Salvo, Javier Esteban. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Teórica y Computacional; Argentina  
dc.description.fil
Fil: Cipollina, A.. Università degli Studi di Palermo; Italia  
dc.description.fil
Fil: Luque, Guillermina Leticia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Teórica y Computacional; Argentina  
dc.description.fil
Fil: Fuoco, A.. Istituto Per la Tecnologia Delle Membrane; Italia  
dc.description.fil
Fil: Leiva, Ezequiel Pedro M.. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - Córdoba. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Instituto de Investigaciones en Físico-química de Córdoba; Argentina. Universidad Nacional de Córdoba. Facultad de Ciencias Químicas. Departamento de Química Teórica y Computacional; Argentina  
dc.description.fil
Fil: Micale, G.. Università degli Studi di Palermo; Italia  
dc.journal.title
Desalination  
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/doi/http://dx.doi.org/10.1016/j.desal.2022.116123  
dc.relation.alternativeid
info:eu-repo/semantics/altIdentifier/url/https://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0011916422005781