Реєстраційний номер
0211U009485,
0109U001312
, Науково-дослідна робота
Назва роботи
Піко- та нанорозмірні процеси в іонних рідинах та іон-молекулярних системах як основа новітніх функціональних матеріалів
Назва етапу роботи
Керівник роботи
В'юник Іван Миколайович,
Дата реєстрації
23-12-2011
Організація виконавець
Харківський національний університет імені В.Н. Каразіна
Опис етапу
Об'єкти дослідження: Вуглецеві нанотрубки (ВНТ); розчини електролітів всередині вуглецевих нанотрубок; розчини нікель хлориду в метанолі; розчини тетраалкіламонієвих солей в ацетонітрилі; імідазолієві іонні рідини. Мета роботи: Одержання надійної та детальної інформації з мікроскопічної структури, іонної та молекулярної динаміки піко- та нанорозмірного масштабу та потенціалів міжчастинкових взаємодій в рідких неводних іон-молекулярних системах та іонних рідинах. Метод дослідження: ab initio та класичне молекулярно-динамічне моделювання, кондуктометрія, ЯМР спектроскопія. Виміряно електричну провідність розчинів Bu4NBr і Et4NBF4 в ацетонітрилі з концентраціями від 1·10-4 до 1 моль/дм3 при температурах 5-55°С. За результатами ЯМР експерименту встановлено, що в концентрованих розчинах ТАА солей в ацетонітрилі існують іонні асоціати проникаючого типу. Обґрунтовано необхідність використання квазіграткової моделі та іонної асоціації для опису електричної провідності розчинів середніх концентрацій. Запропоновано використання функціонала вільної енергії в рамках псевдопотенціальної плоскохвильової теорії функціонала густини для моделювання електронних властивостей нанотрубок. Виконано розрахунки електронної структури ВНТ однакового діаметра з топологіями крісло та зигзаг. Досліджено склад сольватних оболонок Ni2+ у метанольних розчинах за допомогою ЯМР спектроскопії на ядрах 1H, 2H, та 13C. На 2H ЯМР спектрі розчинів у CH3OD вперше знайдено сигнал від OD-груп молекул в ПСО Ni2+. Запропоновано новий підхід до розробки моделей для МД моделювання іонних рідин із врахуванням ефектів переносу заряду. Розроблено нові моделі 1-етил-3-метил-імідазолій та 1-бутил-3-метил-імідазолій тетрафлуороборатів. За результатами квантових розрахунків, виконаних з явним врахуванням іонного оточення, було модифіковано заряди іонів. Показано, що нові моделі відтворюють динамічні властивості іонних рідин при різних температурах. За результатами МД моделювання МеОН, AN та DMSO всередині ВНТ встановлено, що коефіцієнти самодифузії молекул розчинників та розчинених іонів у безмежно розведених розчинах всередині вуглецевої нанотрубки монотонно зменшуються зі зменшенням діаметра ВНТ. Встановлено, що динамічні властивості електролітного розчину всередині вуглецевої нанотрубки в цілому визначаються двома факторами: геометрією просторових обмежень та структурою іонної підсистеми обмеженого розчину. На підставі зменшення коефіцієнтів самодифузії іонів Et4N+ і BF4- рекомендовано використання вуглецевих наноматеріалів з діаметром до 3 нм у якості електродного матеріалу для електрохімічного двошарового суперконденсатора. На підставі аналізу динаміки переорієнтації рідкого диметилсульфоксиду показано, що кріопротекторні властивості DMSO зумовлені значним збільшенням часу переорієнтації молекул рідини за наявності просторових обмежень.
Опис продукції
Моделі відтворюють динамічні властивості іонних рідин при різних температурах. За результатами МД моделювання МеОН, AN та DMSO всередині ВНТ встановлено, що коефіцієнти самодифузії молекул розчинників та розчинених іонів у безмежно розведених розчинах всередині вуглецевої нанотрубки монотонно зменшуються зі зменшенням діаметра ВНТ. Встановлено, що динамічні властивості електролітного розчину всередині вуглецевої нанотрубки в цілому визначаються двома факторами: геометрією просторових обмежень та структурою іонної підсистеми обмеженого розчину
Автори роботи
Агєєнко В.
В'юник І.
Калугін О.
Колесник Я.
Корсун О.
Кулік Р.
Лукінова О.
Марєха Б.
Чабан В.
Черножук Т.
Додано/оновлено в НРАТ
2020-04-02
