Рәхмәт һеҙгә nature.com сайтына ингәнегеҙ өсөн. Һеҙ ҡулланған браузер версияһында CSS ярҙамы сикләнгән. Иң яҡшы тәжрибә өсөн, беҙ кәңәш итәбеҙ, һуңғы версияһын ҡулланырға браузер (йәки һүндерергә совместимость режимы Internet Explorer). Өҫтәүенә, даими ярҙам тәьмин итеү өсөн, был сайтта стилдәр йәки JavaScript булмаясаҡ.
Натрий ресурсы күп булыу сәбәпле, натрий-ион батареялары (НИБ) электрохимик энергияны һаҡлау өсөн перспективалы альтернатив хәл итеү сараһы булып тора. Әлеге ваҡытта НИБ технологияһын үҫтереүҙең төп ҡаршылығы булып натрий иондарын оҙаҡ ваҡыт кире һаҡлай/бушата алған электрод материалдарының булмауы тора. Шуға күрә был тикшеренеүҙең маҡсаты булып глицерин өҫтәүҙең поливинил спирты (ПВА) һәм натрий альгинаты (NaAlg) ҡатнашмаларына НИБ электрод материалдары булараҡ йоғонтоһон теоретик тикшерергә тора. Был тикшеренеүҙең төп йүнәлеше электрон, термик һәм миҡдар структураһы-әүҙемлек бәйләнеше (QSAR) дескрипторҙары полимер электролиттар нигеҙендә ПВА, натрий альгинаты, һәм глицерин ҡатнашмалары. Был үҙенсәлектәр ярым эмпирика ысулдары һәм тығыҙлыҡ функциональ теорияһы (ТФТ) ярҙамында тикшерелә. Структур анализ ПВА/альгинат һәм глицерин араһындағы үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙең нескәлектәрен асыҡлағанға күрә, диапазон арауығы энергияһы (Eg) тикшерелде. Һөҙөмтәләр күрһәтеүенсә, глицерин өҫтәү һөҙөмтәһендә Eg ҡиммәте 0,2814 эВ-ҡа тиклем кәмей. Молекуляр электростатик потенциал өҫтө (МЭПП) электрондарға бай һәм электрондарға ярлы төбәктәрҙең һәм молекуляр зарядтарының бөтә электролит системаһында таралыуын күрһәтә. Өйрәнелгән йылылыҡ параметрҙарына энтальпия (H), энтропия (ΔS), йылылыҡ һыйҙырышлығы (Cp), Гиббс ирекле энергияһы (G) һәм барлыҡҡа килгән йылылыҡ инә. Бынан тыш, был тикшеренеүҙең бер нисә миҡдарлы структура-әүҙемлек бәйләнеше (QSAR) дескрипторҙары, мәҫәлән, дөйөм диполь моменты (TDM), дөйөм энергия (E), ионлашыу потенциалы (IP), Log P һәм поляризациялау тикшерелде. Һөҙөмтәләр күрһәтеүенсә, температура һәм глицерин составы артыу менән H, ΔS, Cp, G һәм TDM арта. Шул уҡ ваҡытта барлыҡҡа килгән йылылыҡ, ИП һәм Е кәмей, был реактивлыҡты һәм полярлашыусанлыҡты яҡшырта. Бынан тыш, глицерин өҫтәп, күҙәнәк көсөргәнеше 2,488 В тиклем артты. DFT һәм PM6 иҫәпләүҙәре нигеҙендә рентабелле PVA/Na Alg глицерин нигеҙендә электролиттар күрһәтеүенсә, улар өлөшләтә алмаштыра ала литий-ион батареялары арҡаһында күп функциялы, әммә артабан камиллаштырыу һәм тикшеренеүҙе кәрәк.
Литий-ион батареялары (LIB) киң ҡулланылһа ла, уларҙы ҡулланыу ҡыҫҡа цикл ғүмере, юғары хаҡы һәм хәүефһеҙлек мәсьәләләре арҡаһында күп сикләүҙәргә дусар була. Натрий-ион батареялары (НИБ) киң ҡулланыу, арзан хаҡ һәм натрий элементының ағыулы булмауы арҡаһында ЛИБ-ҡа йәшәүгә һәләтле альтернатива булып китә ала. Натрий-ион батареялары (SIBs) электрохимик ҡоролмалары өсөн энергияны һаҡлау системаһына әйләнә бара1. Натрий-ион батареялары иондарҙы ташыуҙы еңеләйтеү һәм электр тогы генерациялау өсөн электролиттарға ныҡ таяна2,3. Шыйыҡ электролиттар башлыса металл тоҙҙарынан һәм органик иреткестәрҙән тора. Практик ҡулланыу шыйыҡ электролиттар хәүефһеҙлеген ентекле ҡарауҙы талап итә, бигерәк тә батарея йылылыҡ йәки электр көсөргәнешенә дусар булғанда4.
Натрий-ион батареялары (НИБ) яҡын киләсәктә океан запастары күп булыуы, ағыулы булмауы һәм матди хаҡы түбән булыуы арҡаһында литий-ион батареяларын алмаштырыр тип көтөлә. Наноматериалдарҙы синтезлау мәғлүмәттәрҙе һаҡлау, электрон һәм оптик ҡоролмаларын эшләүҙе тиҙләтте. Ҙур әҙәбиәт йыйылмаһы натрий-ион батареяларында төрлө наноструктураларҙы (мәҫәлән, металл оксидтарын, графенды, нанотрубкаларҙы һәм фуллерендарҙы) ҡулланыуҙы күрһәткән. Тикшеренеүҙең төп йүнәлеше универсаль һәм экологик яҡтан таҙа булыуы арҡаһында натрий-ион батареялары өсөн анод материалдарын, шул иҫәптән полимерҙарҙы эшләүгә йүнәлтелгән. Зарядкалы полимер батареялар өлкәһендә тикшеренеүҙең ҡыҙыҡһыныуы, һис шикһеҙ, артасаҡ. Үҙенсәлекле төҙөлөшө һәм үҙенсәлектәре булған яңы полимер электрод материалдары экологик яҡтан таҙа энергияны һаҡлау технологияларына юл асыр, моғайын. Натрий-ион батареяларында ҡулланыу өсөн төрлө полимер электрод материалдары тикшерелһә лә, был өлкә әле үҫештең тәүге этаптарында. Натрий-ион батареялары өсөн төрлө структур конфигурациялы полимер материалдарҙы күберәк тикшерергә кәрәк. Полимер электрод материалдарында натрий иондарының һаҡлау механизмы тураһында хәҙерге белемдәребеҙгә таянып, конъюгацияланған системалағы карбонил төркөмдәре, ирекле радикалдар һәм гетероатомдар натрий иондары менән үҙ-ара тәьҫир итешеү өсөн әүҙем урындар булып хеҙмәт итә ала тигән фараз ҡуйырға мөмкин. Шуға күрә был әүҙем урындар тығыҙлығы юғары булған яңы полимерҙар эшләү бик мөһим. Гель полимер электролит (GPE) альтернатив технологиялар булып тора, батарея ышаныслылығын яҡшырта, ион үткәреүсәнлеге, ағыу юҡ, юғары һығылмалылыҡ, һәм яҡшы performance12.
Полимер матрицалар ПВА һәм полиэтилен оксиды (ПЭО) кеүек материалдарҙы үҙ эсенә ала. Гель үткәреүсән полимер (ГПЭ) полимер матрицаһында шыйыҡ электролит иммобилизациялай, был коммерция сепараторҙары менән сағыштырғанда ағыу хәүефен кәметә14. ПВА — синтетик биоразлагаемый полимер. Ул юғары үткәреүсәнлеккә эйә, арзан һәм ағыулы түгел. Материал плёнка барлыҡҡа килтереүсе үҙенсәлектәре, химик тотороҡлолоғо һәм йәбешеүсәнлеге менән билдәле. Ул шулай уҡ функциональ (ОН) төркөмдәргә һәм юғары һылтанма потенциалы тығыҙлығына эйә15,16,17. Полимер ҡатнаштырыу, пластификатор өҫтәү, композит өҫтәү һәм in situ полимеризация ысулдары ҡулланылған үткәреүсәнлеген яҡшыртыу өсөн ПВА-нигеҙендә полимер электролиттар матрица кристаллылығын кәметергә һәм сылбыр һығылмалылығын арттырыу18,19,20.
Блендинг — сәнәғәт ҡулланыу өсөн полимер материалдар эшләү өсөн мөһим ысул. Полимер ҡатнашмалары йыш ҡына: (1) сәнәғәт ҡулланыуында тәбиғи полимерҙарҙы эшкәрткән үҙенсәлектәрен яҡшыртыу өсөн ҡулланыла; 2) биоразлагаемый материалдарҙы химик, физик һәм механик үҙенсәлектәрен яҡшыртыу; һәм 3) аҙыҡ-түлек ҡаплау сәнәғәтендә яңы материалдарға тиҙ үҙгәргән ихтыяжға яраҡлашыу. Сополимеризациянан айырмалы рәүештә, полимерҙарҙы ҡатнаштырыу — кәрәкле үҙенсәлектәргә өлгәшеү өсөн ҡатмарлы химик процестар түгел, ә ябай физик процестар ҡулланылған арзан процесс21. Гомополимерҙар барлыҡҡа килтерер өсөн төрлө полимерҙар диполь-диполь көстәре, водород бәйләнештәре йәки заряд тапшырыу комплекстары аша үҙ-ара тәьҫир итә ала22,23. Тәбиғи һәм синтетик полимерҙарҙан эшләнгән ҡатнашмалар яҡшы биосовместимость менән шәп механик үҙенсәлектәрен берләштерә ала, түбән етештереү хаҡы менән өҫтөнлөклө материал булдыра24,25. Шуға күрә синтетик һәм тәбиғи полимерҙарҙы ҡушып биоактуаль полимер материалдар булдырыу менән ҙур ҡыҙыҡһыныу тыуа. ПВА натрий альгинаты (NaAlg), целлюлоза, хитозан һәм крахмал26 менән берләштерелә ала.
Натрий альгинаты — диңгеҙ көрән ылымыҡтарынан алынған тәбиғи полимер һәм анионлы полисахарид. Натрий альгинаты β-(1-4)-бәйләнешле D-маннурон кислотаһынан (М) һәм α-(1-4)-бәйләнешле L-гулурон кислотаһынан (G) тора, улар гомополимер формаларға (поли-М һәм поли-G) һәм гетерополимер блоктарға (МГ йәки ГМ) ойошторола. М һәм Г блоктарының йөкмәткеһе һәм сағыштырмаса нисбәте альгинаттың химик һәм физик үҙенсәлектәренә ҙур йоғонто яһай28,29. Натрий альгинаты биоразлагаемость, биосовместимость, арзан, яҡшы пленка барлыҡҡа килтереүҙең үҙенсәлектәре, ағыулы булмауы арҡаһында киң ҡулланыла һәм өйрәнелә. Әммә альгинат сылбырында күп һанлы ирекле гидроксил (ОН) һәм карбоксилат (СОО) төркөмдәре альгинатты юғары гидрофил итә. Әммә альгинаттың һыныҡлығы һәм ҡатылығы арҡаһында механик үҙенсәлектәре насар. Шуға күрә, альгинат башҡа синтетик материалдар менән берләштерелә ала, һыу һиҙгерлеген һәм механик үҙенсәлектәрен яҡшыртыу өсөн30,31.
Яңы электрод материалдарын проектлау алдынан йыш ҡына яңы материалдарҙы етештереү мөмкинлеген баһалау өсөн ДФТ иҫәпләүҙәре ҡулланыла. Бынан тыш, ғалимдар эксперимент һөҙөмтәләрен раҫлау һәм күҙаллау, ваҡытты экономиялау, химик ҡалдыҡтарҙы кәметергә һәм үҙ-ара тәьҫир итешеү тәртибен күҙаллау өсөн молекуляр моделләштереү ҡуллана32. Молекуляр моделләштереү күп өлкәләрҙә, шул иҫәптән материалдарҙы өйрәнеүҙә, наноматериалдарҙа, иҫәпләү химияһында һәм наркотиктарҙы асыуҙа фәндең ҡөҙрәтле һәм мөһим тармағына әйләнде33,34. Моделләштереү программаларын ҡулланып, ғалимдар туранан-тура молекуляр мәғлүмәттәр ала ала, шул иҫәптән энергия (барлыҡҡа килгән йылылыҡ, ионлашыу потенциалы, активлашыу энергияһы һ.б.) һәм геометрия (бәйләнеш мөйөштәре, бәйләнеш оҙонлоғо һәм боролош мөйөштәре)35. Бынан тыш, электрон үҙенсәлектәрен (заряд, ГОМО һәм ЛУМО диапазондары арауығы энергияһы, электрондар яҡынлығы), спектраль үҙенсәлектәрен (ФТИР спектрҙары кеүек үҙенсәлекле тирбәлеү режимдары һәм интенсивлыҡтары), күләм үҙенсәлектәрен (күләм, диффузия, йәбешкәклек, модуль һ.б.)36 иҫәпләргә мөмкин.
LiNiPO4 энергия тығыҙлығының юғары булыуы (эш көсөргәнеше яҡынса 5,1 В) арҡаһында литий-ион батареяһы ыңғай электрод материалдары менән конкуренцияла потенциаль өҫтөнлөктәр күрһәтә. Юғары көсөргәнешле төбәктә LiNiPO4 өҫтөнлөгөн тулыһынса файҙаланыу өсөн эш көсөргәнешен түбәнәйтергә кәрәк, сөнки әлеге ваҡытта эшләнгән юғары көсөргәнешле электролит 4,8 В-тан түбән көсөргәнештә генә сағыштырмаса тотороҡло ҡала ала. LiNiPO4-тың Ni урынында бөтә 3d, 4d һәм 5d күсеш металдарының легирланыуын тикшергән, электрохимик күрһәткестәре бик яҡшы булған легирлау өлгөләрен һайлаған һәм LiNiPO4-тың электрохимик күрһәткестәренең сағыштырмаса тотороҡлолоғон һаҡлап ҡалыу менән бер рәттән эш көсөргәнешен көйләгән. Улар иң түбән эш көсөргәнештәре Ti, Nb һәм Ta-легирланған LiNiPO4 өсөн ярашлы рәүештә 4,21, 3,76 һәм 3,5037 тәшкил иткән.
Шуға күрә был тикшеренеүҙең маҡсаты булып глицериндың пластификатор булараҡ ПВА/NaAlg системаһының электрон үҙенсәлектәренә, QSAR дескрипторҙарына һәм йылылыҡ үҙенсәлектәренә йоғонтоһон теоретик тикшерергә тора, уны зарядкалы ион-ион батареяларында ҡулланыу өсөн квант-механик иҫәпләүҙәр ҡулланып. ПВА/NaAlg моделе һәм глицерин араһындағы молекуляр үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәр Бадер молекулаларының квант атом теорияһы (QTAIM) ярҙамында анализланған.
ПВА-ның NaAlg менән, һуңынан глицерин менән үҙ-ара тәьҫир итешеүен күрһәткән молекула моделе ДФТ ҡулланып оптимальлаштырылған. Модель спектроскопия бүлегендә, Милли тикшеренеүҙәр үҙәгендә, Ҡаһирә, Мысырҙа Гаусс 0938 программа тәьминәте ярҙамында иҫәпләнгән. Моделдәр оптимальлаштырылған DFT ҡулланып B3LYP/6-311G (d, p) кимәлендә39,40,41,42. Өйрәнелгән моделдәр араһындағы үҙ-ара тәьҫир итешеүҙе раҫлау өсөн бер үк теория кимәлендә башҡарылған йышлыҡ тикшеренеүҙәре оптимальлаштырылған геометрияның тотороҡлолоғон күрһәтә. Бөтә баһаланған йышлыҡтар араһында кире йышлыҡтар булмауы потенциаль энергия өҫтөндәге ысын ыңғай минимумдарҙа һығымта яһалған структураны айырып күрһәтә. ТДМ, ГОМО/ЛУМО диапазон арауығы энергияһы һәм МЭСП кеүек физик параметрҙар теорияның бер үк квант-механика кимәлендә иҫәпләнгән. 1-се таблицала бирелгән формулалар буйынса ҡайһы бер йылылыҡ параметрҙары, мәҫәлән, барлыҡҡа килгән һуңғы йылылыҡ, ирекле энергия, энтропия, энтальпия һәм йылылыҡ һыйҙырышлылығы иҫәпләнгән. Был иҫәпләүҙәр Гаусс 09 программа кодында “output=wfn” командаһы ярҙамында башҡарылған, һуңынан Avogadro программа коды ярҙамында визуалләштерелгән43.
Ҡайҙа E — эске энергия, P — баҫым, V — күләм, Q — система һәм уның тирә-яғы араһындағы йылылыҡ алмашыныуы, T — температура, ΔH — энтальпия үҙгәреше, ΔG — ирекле энергия үҙгәреше, ΔS — энтропия үҙгәреше, a һәм b — атом заряды, q — de4. Ниһайәт, шул уҡ структуралар оптимальлаштырылған һәм QSAR параметрҙары PM6 кимәлендә иҫәпләнгән SCIGRESS программа тәьминәте code46 ярҙамында Милли тикшеренеу үҙәгенең спектроскопия бүлегендә Ҡаһирәлә, Мысыр.
Беҙҙең алдағы эштә47, беҙ өс ПВА берәмектәренең ике NaAlg берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешеүен һүрәтләгән иң ихтимал модель баһаланыҡ, глицерин менән пластификатор булып эшләй. Үрҙә әйтелгәнсә, ПВА һәм NaAlg үҙ-ара тәьҫир итешеүенең ике мөмкинлеге бар. 3PVA-2Na Alg (10-сы углерод һанына нигеҙләнеп) һәм 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg тип билдәләнгән ике модель, ҡаралған башҡа структуралар менән сағыштырғанда, иң бәләкәй энергия айырмаһы ҡиммәтенә эйә48. Шуға күрә, эффекты Gly өҫтәү иң ихтимал моделе ПВА/Na Alg ҡатнашмаһы полимеры тикшерелгән һуңғы ике структура ҡулланып: 3ПВА-(С10)2Na Alg (ябайлыҡ өсөн 3ПВА-2Na Alg тип атала) һәм Термин 1 Na Alg − 3ПВА-Mid 1 Na Alg. Әҙәбиәткә ярашлы, ПВА, NaAlg һәм глицерин гидроксил функциональ төркөмдәре араһында тик көсһөҙ водород бәйләнештәрен генә барлыҡҡа килтерә ала. ПВА тримерында ла, NaAlg һәм глицерин димерында ла бер нисә ОН төркөмө булғанлыҡтан, контактты ОН төркөмдәренең береһе аша тормошҡа ашырырға мөмкин. 1-се һүрәттә модель глицерин молекулаһы һәм модель молекулаһы 3PVA-2Na Alg араһындағы үҙ-ара тәьҫир итешеү күрһәтелгән, ә 2-се һүрәттә модель молекулаһы Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg һәм глицериндың төрлө концентрациялары араһындағы үҙ-ара тәьҫир итешеүҙең төҙөлгән моделе күрһәтелгән.
Оптималь структуралар: (а) Гли һәм 3ПВА − 2Na Alg (б) 1 Гли, (в) 2 Гли, (г) 3 Гли, (д) ​​4 Гли һәм (е) 5 Гли менән үҙ-ара тәьҫир итә.
1Na Alg- 3PVA –Mid 1Na Alg менән үҙ-ара тәьҫир итешеүсе оптималь структуралар (а) 1 Гли, (б) 2 Гли, (в) 3 Гли, (г) 4 Гли, (д) ​​5 Гли, һәм (е) 6 Гли.
Электрон диапазоны арауығы энергияһы теләһә ниндәй электрод материалының реактивлығын өйрәнгәндә иҫәпкә алырға кәрәкле мөһим параметр булып тора. Сөнки ул материал тышҡы үҙгәрештәргә дусар булғанда электрондарҙың үҙ-үҙен тотоуын һүрәтләй. Шуға күрә өйрәнелгән бөтә структуралар өсөн HOMO/LUMO электрон диапазоны арауығы энергияларын баһаларға кәрәк. 2-се таблицала 3ПВА-(С10)2Na Alg һәм 1Na Alg − 3ПВА- Мид 1Na Alg энергияларының ГОМО/ЛУМО энергияларының үҙгәрештәре күрһәтелгән. ref47 буйынса 3ПВА-(С10)2Na Alg-тың Eg ҡиммәте 0,2908 эВ тәшкил итә, ә икенсе үҙ-ара тәьҫир итешеү ихтималлығын сағылдырған структураның Eg ҡиммәте (йәғни, 1Na Alg термины − 3PVA- Mid 1Na Alg) 0,5706 эВ тәшкил итә.
Әммә глицерин өҫтәү һөҙөмтәһендә 3ПВА-(С10)2Na Alg ҡиммәтенең бер аҙ үҙгәргәне асыҡланды. 3ПВА-(С10)2NaAlg 1, 2, 3, 4 һәм 5 глицерин берәмеге менән үҙ-ара тәьҫир итешкәндә уның Eg ҡиммәттәре ярашлы рәүештә 0,302, 0,299, 0,308, 0,289 һәм 0,281 эВ булып китә. Әммә ҡиммәтле төшөнсә бар, 3 глицерин берәмеге өҫтәгәндән һуң, Eg ҡиммәте 3PVA-(C10)2Na Alg ҡиммәтенә ҡарағанда бәләкәйерәк булып китте. 3PVA-(C10)2Na Alg-тың биш глицерин берәмеге менән үҙ-ара тәьҫир итешеүен күрһәткән модель иң ихтимал үҙ-ара тәьҫир итешеү моделе булып тора. Тимәк, глицерин берәмектәре артҡан һайын үҙ-ара тәьҫир итешеү ихтималлығы ла арта.
Шул уҡ ваҡытта үҙ-ара тәьҫир итешеүҙең икенсе ихтималлығы өсөн модель молекулаларының ГОМО/ЛУМО энергиялары 1Na Alg - 3ПВА –Урта 1Na Alg- 1Gly, 1Na Alg - 3ПВА –Урта 1Na Alg-2Gly, 1Na Alg –3P1A - 3ПВА - Урта 1Na Алг- 4Gly, 1Na Термин Алг - 3ПВА -Мид 1Na Алг-5Gly һәм 1Na Термин - 3ПВА -Урта 1Na Алг-6Gly 1,343, 1,34 7, 0,960,64, 9 булып китә. эВ, ярашлы рәүештә. 2-се таблицала бөтә структуралар өсөн иҫәпләнгән HOMO/LUMO диапазоны арауығы энергиялары күрһәтелгән. Етмәһә, бында беренсе төркөмдөң үҙ-ара тәьҫир итешеү ихтималлыҡтарының шул уҡ ҡылыҡтары ҡабатлана.
Ҡаты хәлдәр физикаһында диапазон теорияһында электрод материалының диапазон арауығы кәмегән һайын материалдың электрон үткәреүсәнлеге арта тип әйтелә. Допинг — натрий-ион катод материалдарының диапазон арауығын кәметергә таралған ысул. Цзян и др. β-NaMnO2 ҡатламлы материалдарының электрон үткәреүсәнлеген яҡшыртыу өсөн Cu легирлау ҡулланыла. ДФТ иҫәпләүҙәрен ҡулланып, улар легирлау материалдың диапазон арауығын 0,7 эВ-тан 0,3 эВ-ҡа тиклем кәметкәнен асыҡлай. Был Cu легирлауының β-NaMnO2 материалының электрон үткәреүсәнлеген яҡшыртыуын күрһәтә.
MESP молекуляр заряд таралыуы һәм бер ыңғай заряд араһындағы үҙ-ара тәьҫир итешеү энергияһы тип билдәләнә. MESP химик үҙенсәлектәрҙе һәм реактивлыҡты аңлау һәм интерпретациялау өсөн һөҙөмтәле ҡорал тип иҫәпләнә. MESP полимер материалдар араһындағы үҙ-ара тәьҫир итешеү механизмдарын аңлау өсөн ҡулланыла ала. MESP өйрәнелгән берләшмә эсендә зарядтың таралыуын һүрәтләй. Бынан тыш, МЭСП өйрәнелгән материалдарҙа әүҙем урындар тураһында мәғлүмәт бирә32. 3-сө һүрәттә 3ПВА-(С10) 2Na Alg, 3ПВА-(С10) 2Na Alg - 1Gly, 3ПВА-(С10) 2Na Alg -2Gly, 3ПВА-(С10) 2Na Alg -3Gly, 3ПВА-(С10) 2Na Alg -3Gly, 3ПВА-1g Alg, 3ПВА-2G( 3ПВА-(С10) 2Na Alg − 5Gly теорияһының В3ЛЫП/6-311Г(д, р) кимәлендә күҙаллана.
MESP контурҙары B3LYP/6-311 г(г, р) менән иҫәпләнгән (а) Гли һәм 3ПВА − 2Na Alg менән үҙ-ара тәьҫир итешеү (б) 1 Гли, (в) 2 Гли, (г) 3 Гли, (д) ​​4 Гли һәм (е) 5 Гли.
4-се һүрәттә МЭСП-тың иҫәпләнгән һөҙөмтәләре күрһәтелгән. 3gly, 1Na Алг-3ПВА термины – урта 1Na Alg − 4Gly, 1Na Alg- 3ПВА термины – урта 1Na Alg- 5gly һәм 1Na Alg-3ПВА термины – урта 1Na Alg − 6Gly, ярашлы рәүештә. Иҫәпләнгән МЭСП контур тәртибе рәүешендә күрһәтелә. Контур һыҙыҡтары төрлө төҫтәр менән күрһәтелә. Һәр төҫ төрлө электротиҫкәрелек ҡиммәтен күрһәтә. Ҡыҙыл төҫ юғары электронтиҫкәре йәки реактив урындарҙы күрһәтә. Шул уҡ ваҡытта һары төҫ структуралағы 49, 50, 51-се нейтраль урындарҙы күрһәтә. MESP һөҙөмтәләре күрһәтеүенсә, 3PVA-(C10)2Na Alg реактивлығы өйрәнелгән модель тирәләй ҡыҙыл төҫтөң артыуы менән арта. Шул уҡ ваҡытта, ҡыҙыл төҫ интенсивлығы MESP картаһында Термин 1Na Alg-3PVA – Mid 1Na Alg моделе молекулаһы кәмей, сөнки үҙ-ара тәьҫир итешеү менән төрлө глицерин содержаниеһы. Тәҡдим ителгән структура тирәләй ҡыҙыл төҫ таралыуының үҙгәрелеүе реактивлыҡты сағылдыра, ә интенсивлыҡтың артыуы глицериндың составы артыуы арҡаһында 3PVA-(C10)2Na Alg моделе молекулаһының электронегативлығының артыуын раҫлай.
1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg үҙ-ара тәьҫир итешеүсе (а) 1 Гли, (б) 2 Гли, (в) 3 Гли, (г) 4 Гли, (д) ​​5 Гли һәм (е) 6 Гли менән иҫәпләнгән МЭСП срогы.
200 К-нан 500 К-ға тиклемге диапазонда төрлө температурала иҫәпләнгән энтальпия, энтропия, йылылыҡ һыйҙырышлылығы, ирекле энергия һәм барлыҡҡа килгән йылылыҡ кеүек йылылыҡ параметрҙары бар. уларҙы бер-береһе менән үҙ-ара тәьҫир итешеү, уларҙы 1-се таблицала бирелгән тигеҙләмәләр ярҙамында иҫәпләргә мөмкин.Был йылылыҡ параметрҙарын өйрәнеү бындай физик системалар төрлө температураларҙа яуаплылыҡ һәм тотороҡлолоҡтоң мөһим күрһәткесе тип иҫәпләнә.
ПВА тримерының энтальпияһына килгәндә, ул тәүҙә NaAlg димеры менән, унан һуң 10-сы углерод атомына беркетелгән ОН төркөмө аша, ниһайәт, глицерин менән реакцияға инә. Энтальпия — термодинамик системалағы энергия үлсәме. Энтальпия системалағы дөйөм йылылыҡҡа тиң, был системаның эске энергияһына уның күләме һәм баҫымы продукты ҡушылғанда тиң. Йәғни энтальпия матдәгә күпме йылылыҡ һәм эш өҫтәлгәнен йәки унан сығарылыуын күрһәтә52.
5-се һүрәттә 3ПВА-(С10)2Na Alg-тың төрлө концентрациялы глицерин менән реакцияһы ваҡытында энтальпия үҙгәрештәре күрһәтелгән. А0, А1, А2, А3, А4 һәм А5 аббревиатуралары 3ПВА-(С10)2Na Alg, 3ПВА-(С10)2Na Alg − 1 Gly, 3ПВА-(С10)2Na Alg − 2Gly, 3ПВА-(С10)2Na Alg −2Gly, 3ПВА-(С10)2Na1 Alg. - 4Гли һәм 3ПВА-(С10)2Na Алг - 5Гли. 5а һүрәтендә энтальпияның температура һәм глицериндың артыуы менән артыуы күрһәтелгән. 200 К температурала 3ПВА-(С10)2NaAlg − 5Gly (йәғни А5) күрһәткән структураның энтальпияһы 27,966 кал/моль тәшкил итә, ә 200 К температурала 3ПВА- 2NaAlg күрһәткән структураның энтальпияһы 13,490 кал/моль тәшкил итә. Ниһайәт, энтальпия ыңғай булғанлыҡтан, был реакция эндотермик була.
Энтропия ябыҡ термодинамик системала мөмкин булмаған энергия үлсәме тип билдәләнә һәм йыш ҡына системаның тәртипһеҙлеге үлсәме тип ҡарала. 5б һүрәтендә 3PVA-(C10)2NaAlg энтропияһының температура менән үҙгәргәне һәм уның төрлө глицерин берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешеүе күрһәтелгән. График күрһәтеүенсә, энтропия һыҙыҡлы үҙгәрә, температура 200 К 500 К тиклем арта. 5б һүрәтендә асыҡ күрһәтелгәнсә, энтропия 3ПВА-(С10)2Na Alg моделе тенденцияһы 200 кал/К/моль 200 К сөнки 3ПВА-(С10)модель exhider dibits2. Температура күтәрелгән һайын 3PVA-(C10)2Na Alg моделе тәртипһеҙлеккә дусар була һәм температураның артыуы менән энтропияның артыуын аңлата. Өҫтәүенә, 3ПВА-С10 2Na Alg- 5 Gly структураһының иң юғары энтропия ҡиммәтенә эйә булыуы асыҡ күренә.
Шул уҡ ҡылыҡ 5в һүрәтендә лә күҙәтелә, унда йылылыҡ һыйҙырышлығының температура менән үҙгәргәне күрһәтелгән. Йылылыҡ һыйҙырышлылығы — билдәле бер күләмдәге матдәнең температураһын 1 °C47-кә үҙгәртеү өсөн кәрәкле йылылыҡ күләме. 5в һүрәтендә 1, 2, 3, 4 һәм 5 глицерин берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешеү арҡаһында 3PVA-(C10)2NaAlg модель молекулаһының йылылыҡ һыйҙырышлығының үҙгәргәне күрһәтелгән. Һүрәттә күрһәтелгәнсә, 3PVA-(C10)2NaAlg моделенең йылылыҡ һәләте температура менән һыҙыҡлы рәүештә арта. Температураның артыуы менән йылылыҡ һыйҙырышлығының күҙәтелгән артыуы фонон йылылыҡ тирбәлеүҙәренә бәйле. Бынан тыш, глицериндың составын арттырыу 3PVA-(C10)2NaAlg моделенең йылылыҡ ҡөҙрәтен арттырыуға килтерә тигән дәлилдәр бар. Бынан тыш, структура күрһәтеүенсә, 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly башҡа структуралар менән сағыштырғанда иң юғары йылылыҡ һыйҙырышлылығы ҡиммәтенә эйә.
Өйрәнелгән структуралар өсөн ирекле энергия һәм барлыҡҡа килгән һуңғы йылылыҡ кеүек башҡа параметрҙар иҫәпләнгән һәм ярашлы рәүештә 5d һәм e һүрәттәрендә күрһәтелгән. Барлыҡҡа килгән һуңғы йылылыҡ — даими баҫым аҫтында таҙа матдә барлыҡҡа килгән ваҡытта уның состав элементтарынан сығарылған йәки һеңдерелгән йылылыҡ. Ирекле энергияны энергияға оҡшаш үҙенсәлек тип билдәләргә мөмкин, йәғни уның ҡиммәте һәр термодинамик хәлдәге матдәнең күләменә бәйле. 3ПВА-(С10)2NaAlg−5Gly барлыҡҡа килтереүҙең ирекле энергияһы һәм йылылығы иң түбәне була һәм ярашлы рәүештә -1318,338 һәм -1628,154 ккал/моль тәшкил итә. Ә 3PVA-(C10)2NaAlg күрһәткән структура башҡа структуралар менән сағыштырғанда иң юғары ирекле энергия һәм барлыҡҡа килгән йылылыҡ ҡиммәттәренә эйә, ярашлы рәүештә -690,340 һәм -830,673 ккал/моль. 5-се һүрәттә күрһәтелгәнсә, глицерин менән үҙ-ара тәьҫир итешеү арҡаһында төрлө йылылыҡ үҙенсәлектәре үҙгәрә. Гиббс ирекле энергияһы кире, был тәҡдим ителгән структураның тотороҡло булыуын күрһәтә.
PM6 иҫәпләнгән йылылыҡ параметрҙары таҙа 3ПВА- (С10) 2Na Alg (модель А0), 3ПВА- (С10) 2Na Alg - 1 Gly (модель А1), 3ПВА- (С10) 2Na Alg - 2 Gly (модель А2), 3ПВА- (С10) Alg -3ly. (С10) 2Na Alg − 4 Gly (А4 моделе), һәм 3PVA- (С10) 2Na Alg − 5 Gly (А5 моделе), унда (а) — энтальпия, (б) энтропия, (в) йылылыҡ һыйҙырышлығы, (г) ирекле энергия һәм (д) барлыҡҡа килгән йылылыҡ.
Икенсе яҡтан, ПВА тримеры һәм димер NaAlg араһындағы икенсе үҙ-ара тәьҫир итешеү режимы ПВА тримеры структураһында терминаль һәм урта ОН төркөмдәрендә була. Беренсе төркөмдәге кеүек үк, йылылыҡ параметрҙары ла шул уҡ кимәлдәге теория ярҙамында иҫәпләнгән. 6а-д һүрәтендә энтальпия, энтропия, йылылыҡ һыйҙырышлығы, ирекле энергия һәм, ниһайәт, барлыҡҡа килгән йылылыҡтың үҙгәрештәре күрһәтелгән. 6а-в һүрәттәрендә күрһәтелгәнсә, 1-се термин NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg-тың энтальпияһы, энтропияһы һәм йылылыҡ һәләте 1, 2, 3, 4, 5 һәм 6 глицерин берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешкәндә беренсе төркөмдәге кеүек үк ҡылыҡ күрһәтә. Етмәһә, температура күтәрелгән һайын уларҙы ҡиммәттәре лә яйлап арта. Бынан тыш, тәҡдим ителгән Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg моделендә энтальпия, энтропия һәм йылылыҡ һыйҙырышлығы ҡиммәттәре глицерин составы артыу менән арта. Ҡыҫҡартмалар В0, В1, В2, В3, В4, В5 һәм В6 ярашлы рәүештә түбәндәге структураларҙы күрһәтә: 1-се термин Na Alg − 3PVA- Урта 1 Na Alg, 1-се термин Na Alg- 3PVA- Урта 1 Na Alg − 1 Gly, 1-се термин Na Alg- 3ПВА Na2g Na1d 3ПВА- Мид 1 Na Alg − 3глы, 1-се термин Na Alg- 3ПВА- Мид 1 Na Alg − 4 Гли, 1-се термин Na Alg- 3ПВА- Мид 1 Na Alg − 5 Гли һәм 1-се термин Na Alg- 3ПВА- Мид 1 Na Alg − 6 Гли. 6а-в һүрәттәрендә күрһәтелгәнсә, глицерин берәмектәре һаны 1-ҙән 6-ға тиклем артҡан һайын энтальпия, энтропия һәм йылылыҡ һыйҙырышлығы ҡиммәттәренең артыуы асыҡ күренә.
1-се термин Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg (модель В0), 1-се термин Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (модель В1), 1-се термин Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (В1 моделе). 1-се срок Na Alg- 3PVA- Урта 1 Na Alg – 4 Gly (модель В4), 1-се срок Na Alg- 3PVA- Урта 1 Na Alg – 5 Gly (модель В5), һәм 1-се срок Na Alg- 3ПВА- Урта 1 Na Alg – 6th) энтропия, (в) йылылыҡ һыйҙырышлығы, (г) ирекле энергия һәм (д) барлыҡҡа килгән йылылыҡ.
Бынан тыш, 1-се терминды күрһәткән структура Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg- 6 Gly башҡа структуралар менән сағыштырғанда энтальпия, энтропия һәм йылылыҡ һыйҙырышлығының иң юғары ҡиммәттәренә эйә. Улар араһында улар ҡиммәттәре 16,703 кал/моль, 257,990 кал/моль/К һәм 131,323 ккал/моль 1-се срокта Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg 33,223 кал/моль/моль, 420,038 кал/79Кл һәм 420,038 ккал/моль тиклем артҡан. 1-се термин Na Alg − 3ПВА- Урта 1 Na Alg − 6 Гли, соответственно.
Әммә 6d һәм e һүрәттәрендә ирекле энергияның һәм барлыҡҡа килгән һуңғы йылылыҡтың (HF) температураға бәйлелеге күрһәтелгән. HF -ты тәбиғи һәм стандарт шарттарҙа матдәнең бер моле уның элементтарынан барлыҡҡа килгәндә барлыҡҡа килгән энтальпия үҙгәреше тип билдәләргә мөмкин. Һүрәттән күренеп тора: бөтә өйрәнелгән структураларҙағы ирекле энергия һәм барлыҡҡа килгән һуңғы йылылыҡ температураға һыҙыҡлы бәйлелек күрһәтә, йәғни улар температураның артыуы менән яйлап һәм һыҙыҡлы рәүештә арта. Бынан тыш, һүрәт шулай уҡ 1-се Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly терминын күрһәткән структураның иң түбән ирекле энергияға һәм иң түбән HF-ҡа эйә булыуын раҫланы. Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly срогында ике параметр ҙа -758,337-нән -899,741 К кал/моль тиклем -1476,591 һәм -1828,523 К кал/моль тиклем кәмей. Һөҙөмтәләрҙән күренеп тора: глицерин берәмектәре артыу менән ВЧ кәмей. Тимәк, функциональ төркөмдәрҙең артыуы арҡаһында реактивлыҡ та арта һәм шуға күрә реакцияны үткәреү өсөн аҙыраҡ энергия талап ителә. Был пластификацияланған ПВА/NaAlg-ты юғары реактивлығы арҡаһында батареяларҙа ҡулланырға мөмкин икәнлеген раҫлай.
Ғөмүмән, температура эффекттары ике төргә бүленә: түбән температура эффекты һәм юғары температура эффекты. Түбән температураның йоғонтоһо башлыса юғары киңлектә урынлашҡан илдәрҙә, мәҫәлән, Гренландияла, Канадала, Рәсәйҙә һиҙелә. Ҡышын был урындарҙа тышҡы һауа температураһы нуль градустан күпкә түбәнерәк була. Литий-ион батареяларының ғүмеренә һәм эшмәкәрлегенә түбән температура йоғонто яһай ала, бигерәк тә гибрид электромобилдәрҙә, таҙа электромобилдәрҙә һәм гибрид электромобилдәрҙә ҡулланылғандар. Йыһанға сәйәхәт итеү – литий-ион батареялары талап ителгән тағы бер һыуыҡ мөхит. Мәҫәлән, Марста температураның -120 градусҡа тиклем төшөүе ихтимал, был йыһан караптарында литий-ион батареяларын ҡулланыуға ҙур ҡаршылыҡ тыуҙыра. Түбән эш температураһы литий-ион батареяларының заряд тапшырыу тиҙлеге һәм химик реакция активлығының кәмеүенә килтерергә мөмкин, һөҙөмтәлә электрод эсендә литий иондарының диффузия тиҙлеге һәм электролитта ион үткәреүсәнлеге кәмей. Был деградация һөҙөмтәһендә энергия ҡәҙере һәм ҡөҙрәте кәмей, ҡайһы саҡта хатта эш һөҙөмтәлелеге кәмей53.
Юғары температура эффекты ҡулланыу мөхиттәренең киңерәк диапазонында, шул иҫәптән юғары һәм түбән температуралы мөхиттәрҙә лә була, ә түбән температура эффекты башлыса түбән температуралы ҡулланыу мөхиттәрендә генә сикләнә. Түбән температура эффекты тәү сиратта тирә-яҡ мөхит температураһы менән билдәләнә, ә юғары температура эффекты, ғәҙәттә, эшләү ваҡытында литий-ион батареяһы эсендәге юғары температураға дөрөҫөрәк бәйләнә.
Литий-ион батареялары юғары ток шарттарында (шул иҫәптән тиҙ зарядлау һәм тиҙ разрядлау) йылылыҡ тыуҙыра, был эске температураның күтәрелеүенә килтерә. Юғары температураға дусар булыу ҙа батареяның эшмәкәрлеген насарайтыуға, шул иҫәптән ҡөҙрәт һәм ҡөҙрәтте юғалтыуға килтерергә мөмкин. Ғәҙәттә, литий юғалтыу һәм юғары температурала әүҙем матдәләрҙең тергеҙелеүе ҡөҙрәтте юғалтыуға килтерә, ә ҡөҙрәтте юғалтыу эске ҡаршылыҡтың артыуы менән бәйле. Әгәр температура контролдән сыҡһа, термик ҡасыу барлыҡҡа килә, был ҡайһы бер осраҡтарҙа үҙ-үҙенән яныуға йәки хатта шартлауға килтерергә мөмкин.
QSAR иҫәпләүҙәре — берләшмәләрҙең биологик эшмәкәрлеге һәм структур үҙенсәлектәре араһындағы бәйләнештәрҙе билдәләү өсөн ҡулланылған иҫәпләү йәки математик моделләштереү ысулы. Бөтә проектланған молекулалар оптимальлаштырылған һәм ҡайһы бер QSAR үҙенсәлектәре PM6 кимәлендә иҫәпләнгән. 3-сө таблицала иҫәпләнгән QSAR дескрипторҙарының ҡайһы берҙәре бирелгән. Бындай дескрипторҙарға миҫалдар булып заряд, ТДМ, дөйөм энергия (Е), ионлашыу потенциалы (ИП), Log P һәм полярлашыусанлыҡ тора (IP һәм Log P билдәләү формулаларын 1-се таблицала ҡарағыҙ).
Иҫәпләү һөҙөмтәләре күрһәтеүенсә, өйрәнелгән бөтә ҡоролмаларға ла дөйөм заряд нульгә тиң, сөнки улар нигеҙ хәлендә. Беренсе үҙ-ара тәьҫир итешеү ихтималлығы өсөн глицериндың ТДМ-ы 3ПВА-(С10) 2Na Alg өсөн 2,788 Дебье һәм 6,840 Дебье тәшкил иткән, шул уҡ ваҡытта ТДМ ҡиммәттәре 17,990 Дебье, 8,848 Дебье, 5,874 Дебье2.6.9б тиклем арттырылған. 3ПВА-(С10) 2Na Alg 1, 2, 3, 4 һәм 5 берәмек глицерин менән үҙ-ара тәьҫир итешкәндә Дебай, ярашлы рәүештә. ТДМ ҡиммәте ни тиклем юғарыраҡ булһа, уның тирә-яҡ мөхит менән реактивлығы ла шул тиклем юғарыраҡ була.
Шулай уҡ дөйөм энергия (Е) иҫәпләнгән, глицерин һәм 3ПВА-(С10)2 NaAlg-тың Е ҡиммәттәре ярашлы рәүештә -141,833 эВ һәм -200092,503 эВ булыуы асыҡланған. Шул уҡ ваҡытта 3ПВА-(С10)2 NaAlg-ты күрһәткән структуралар 1, 2, 3, 4 һәм 5 глицерин берәмеге менән үҙ-ара тәьҫир итә; Е ярашлы рәүештә -996,837, -1108,440, -1238,740, -1372,075 һәм -1548,031 эВ булып китә. Глицериндың миҡдарын арттырыу дөйөм энергияның кәмеүенә, тимәк, реактивлыҡтың артыуына килтерә. Дөйөм энергия иҫәпләүенә таянып, модель молекулаһы, йәғни 3PVA-2Na Alg-5 Gly, башҡа модель молекулаларына ҡарағанда реактивыраҡ тигән һығымта яһала. Был күренеш уларҙың төҙөлөшө менән бәйле. 3PVA-(C10)2NaAlg составында ни бары ике -COONa төркөмө бар, ә башҡа структураларҙа ике -COONa төркөмө бар, әммә бер нисә ОН төркөмөн йөрөтә, тимәк, уларҙы тирә-яҡ мөхиткә ҡарата реактивлыҡ арттыра.
Бынан тыш, был тикшеренеүҙең бөтә структураларының ионлашыу энергиялары (ИЕ) ҡарала. Ионлашыу энергияһы өйрәнелгән модель реактивлығын үлсәү өсөн мөһим параметр булып тора. Электронды молекуланың бер нөктәһенән сикһеҙлеккә күсереү өсөн кәрәкле энергия ионлашыу энергияһы тип атала. Ул молекуланың ионлашыу дәрәжәһен (йәғни реактивлыҡты) күрһәтә. Ионлашыу энергияһы ни тиклем юғарыраҡ булһа, реактивлыҡ та шул тиклем түбәнерәк була. 1, 2, 3, 4 һәм 5 глицерин берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешеүсе 3ПВА-(С10)2NaAlg һөҙөмтәләре ярашлы рәүештә -9,256, -9,393, -9,393, -9,248 һәм -9,323 эВ тәшкил иткән, ә глицериндың ИЭ(Na3g)10 -5,157 һәм -9,341 эВ. Глицерин өҫтәү һөҙөмтәһендә ИП ҡиммәте кәмегәнгә күрә, молекуляр реактивлыҡ арта, был ПВА/NaAlg/глицерин моделе молекулаһының электрохимик ҡоролмаларында ҡулланыу мөмкинлеген арттыра.
3-сө таблицалағы бишенсе дескриптор — Log P, ул бүленеш коэффициентының логарифмы булып тора һәм өйрәнелгән структураның гидрофил йәки гидрофоб булыуын һүрәтләү өсөн ҡулланыла. Тиҫкәре Log P ҡиммәте гидрофил молекуланы күрһәтә, йәғни ул һыуҙа еңел ирей, органик иреткестәрҙә насар ирей. Ыңғай ҡиммәт кире процесты күрһәтә.
Алынған һөҙөмтәләргә таянып, бөтә структуралар ҙа гидрофил тип һығымта яһарға мөмкин, сөнки уларҙа Log P ҡиммәттәре (3ПВА-(С10)2Na Alg − 1Gly, 3ПВА-(С10)2Na Alg − 2Gly, 3ПВА-(С10)2Na Alg − 2Gly, 3ПВА-(С10)2Na Alg −3Gly, Alg4). 3ПВА-(С10)2Na Alg − 5Gly) ярашлы рәүештә -3,537, -5,261, -6,342, -7,423 һәм -8,504, ә глицериндың Log P ҡиммәте ни бары -1,081 һәм 3ПВА-(С10)2Na Alg ни бары -03. Тимәк, өйрәнелгән структураның үҙенсәлектәре һыу молекулалары уның структураһына ингән һайын үҙгәрәсәк.
Ниһайәт, бөтә структураларҙағы полярлашыусанлыҡтар ҙа ярым эмпирика ысулы менән РМ6 кимәлендә иҫәпләнә. Быға тиклем күпселек материалдарҙы полярлаштырыусанлығы төрлө факторҙарға бәйле тип билдәләнгәйне. Иң мөһиме – өйрәнелгән ҡоролманың күләме. 3ПВА һәм 2NaAlg араһындағы беренсе типтағы үҙ-ара тәьҫир итешеүҙе үҙ эсенә алған бөтә структуралар өсөн (үҙ-ара тәьҫир итешеү 10-сы һанлы углерод атомы аша бара) полярлашыусанлыҡ глицерин өҫтәү юлы менән яҡшыра. Полярлашыусанлыҡ 1, 2, 3, 4 һәм 5 глицерин берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешеү арҡаһында 29,690 Å-нан 35,076, 40,665, 45,177, 50,239 һәм 54,638 Å-ға тиклем арта. Шулай итеп, иң юғары полярлашыусанлыҡҡа эйә булған модель молекулаһының 3ПВА-(С10)2NaAlg−5Gly булыуы, ә иң түбән полярлашыусанлыҡҡа эйә булған модель молекулаһының 3ПВА-(С10)2NaAlg булыуы асыҡлана, был 29,690 Å тәшкил итә.
3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly структураһын күрһәткән QSAR дескрипторҙарын баһалау тәүге тәҡдим ителгән үҙ-ара тәьҫир итешеү өсөн иң реактив булыуын асыҡланы.
ПВА тримеры һәм NaAlg димеры араһындағы икенсе үҙ-ара тәьҫир итешеү режимы өсөн һөҙөмтәләр күрһәтеүенсә, уларҙағы зарядтар беренсе үҙ-ара тәьҫир итешеү өсөн алдағы бүлектә тәҡдим ителгәндәргә оҡшаш. Бөтә конструкцияларҙа ла электрон заряд нуль, тимәк, улар барыһы ла нигеҙле хәлдә.
4-се таблицала күрһәтелгәнсә, 1-се сроктағы Na Alg - 3PVA-Mid 1 Na Alg-тың ТДМ ҡиммәттәре (РМ6 кимәлендә иҫәпләнгән) 11,581 Дебьенан 15,756, 19,720, 21,756, 22,732, 15,760 м һәм 15,55 м тиклем артты. − 3ПВА-Mid 1 Na Alg 1, 2, 3, 4, 5 һәм 6 берәмек глицерин менән реакцияға инә. Әммә глицерин берәмектәре һаны артыу менән дөйөм энергия кәмей, ә 1-се термин Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg билдәле бер һандағы глицерин берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешкәндә (1-ҙән 6-ға тиклем) дөйөм энергия − 996,985, − 1129,013, −17. 1321,775, − 1418,964 һәм − 1637,432 эВ.
Икенсе үҙ-ара тәьҫир итешеү ихтималлығы өсөн IP, Log P һәм полярлашыусанлыҡ шулай уҡ теорияның PM6 кимәлендә иҫәпләнә. Шуға күрә улар молекуляр реактивлыҡтың иң көслө өс дескрипторын ҡараған. 1, 2, 3, 4, 5 һәм 6 глицерин берәмектәре менән үҙ-ара тәьҫир итешеүсе End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg структуралары өсөн IP −9,385 эВ-тан −8,946, −8,848, −8,430, −9,537, −8,9В тиклем арта. Әммә иҫәпләнгән Log P ҡиммәте глицерин менән End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg пластификацияһы арҡаһында түбәнерәк була. 1-ҙән 6-ға тиклем глицериндың миҡдары артҡан һайын уның ҡиммәттәре -3,643 урынына -5,334, -6,415, -7,496, -9,096, -9,861 һәм -10,53 була. Ниһайәт, поляризация мәғлүмәттәре күрһәтеүенсә, глицерин составын арттырыу һөҙөмтәһендә поляризация 1-се термин Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg. 1-се термин Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg модель молекулаһының полярлашыусанлығы 6 глицерин берәмеге менән үҙ-ара тәьҫир итешкәндән һуң 31,703 Å-нан 63,198 Å-ға тиклем артты. Шуныһы мөһим: икенсе үҙ-ара тәьҫир итешеү ихтималлығында глицерин берәмектәрен арттырыу атомдар һаны һәм ҡатмарлы төҙөлөшөнә ҡарамаҫтан, глицериндың составы артыу менән эш һөҙөмтәлелеге һаман да яҡшырыуын раҫлау өсөн башҡарыла. Шулай итеп, бар PVA/Na Alg/глицерин моделе литий-ион батареяларын өлөшләтә алмаштыра ала, тип әйтергә мөмкин, әммә күберәк тикшеренеүҙе һәм эшләүҙе талап итә.
Йөҙҙөң адсорбатҡа бәйләү һәләтен характерлау һәм системалар араһындағы үҙенсәлекле үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙе баһалау өсөн теләһә ниндәй ике атом араһындағы бәйләнеш төрөн, молекула-ара һәм молекула эсендәге үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙең ҡатмарлылығын, ер өҫтө һәм адсорбенттың электрон тығыҙлығы таралыуын белергә кәрәк. Үҙ-ара тәьҫир итешеүсе атомдар араһындағы бәйләнеш тәнҡитле нөктәһендә (БКН) электрон тығыҙлығы QTAIM анализында бәйләнеш ныҡлығын баһалау өсөн үтә мөһим. Электрон зарядының тығыҙлығы ни тиклем юғарыраҡ булһа, ковалент үҙ-ара тәьҫир итешеү шул тиклем тотороҡлораҡ була һәм, ғөмүмән, был тәнҡитле нөктәләрҙә электрондар тығыҙлығы ла шул тиклем юғарыраҡ була. Өҫтәүенә, әгәр дөйөм электрон энергия тығыҙлығы (H(r)) һәм Лаплас заряд тығыҙлығы (∇2ρ(r)) икеһе лә 0-дан кәмерәк булһа, был ковалент (дөйөм) үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙең булыуын күрһәтә. Икенсе яҡтан, ∇2ρ(r) һәм H(r) 0,54-тән ҙурыраҡ булғанда, был көсһөҙ водород бәйләнештәре, ван дер Ваалс көстәре һәм электростатик үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәр кеүек ковалент булмаған (ябыҡ ҡабыҡлы) үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙең булыуын күрһәтә. һәм 8-се һүрәттәрҙә күрһәтелгәнсә, өйрәнелгән структураларҙағы ковалент булмаған үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙең тәбиғәтен асыҡланы. Сөнки альгинат структураһында күберәк таралған бер нисә ковалент булмаған үҙ-ара тәьҫир итешеү, мәҫәлән, электростатик үҙ-ара тәьҫир итешеү һәм водород бәйләнештәре альгинатҡа композиттарҙы тотороҡландырыу мөмкинлеген бирә. Бынан тыш, беҙҙең һөҙөмтәләр 3PVA − 2Na Alg һәм Term 1 Na Alg − 3PVA –Mid 1 Na Alg модель молекулалары һәм глицин араһындағы ковалент булмаған үҙ-ара тәьҫир итешеүҙәрҙең мөһимлеген күрһәтә, был глициндың композиттар дөйөм электрон мөхитен үҙгәртеүҙә мөһим роль уйнауын күрһәтә.
3PVA − 2NaAlg модель молекулаһының (а) 0 Гли, (б) 1 Гли, (в) 2 Гли, (г) 3 Гли, (д) ​​4 Гли һәм (е) 5 Гли менән үҙ-ара тәьҫир итешеүсе QTAIM анализы.