Chemistry Researches

Chemistry Researches

مطالعه محاسبه های ویژگی های ساختاری و الکترونی مایع های یونی بر پایه DBU با نظریه تابعی چگالی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
وحید سخنوران 1
بهروز ملکی 2
فریبا عظیمی 3
محمد چهکندی 3
مهدی بقایری 3
1 گروه فیزیک و شیمی، دانشکده علوم پایه و مهندسی، دانشگاه نیشابور، نیشابور، ایران
2 گروه شیمی آلی، دانشکده شیمی، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران
3 گروه شیمی، دانشکده علوم پایه، دانشگاه حکیم سبزواری، سبزوار، ایران
10.22036/cr.2025.471278.1255
چکیده
در این مقاله با توجه به اهمیت و کاربرد مایعات یونی، خواص ساختاری و الکترونی مایعات یونی بر پایه ) DBU1و8-دی آزو بیسیکلو ] 5، 4، 0 [ آندک-7- ان( با استفاده از نظریه تابعی چگالی(DFT) بررسی شد. این بررسی در 2 بخش انجام شد که به ترتیب به آنها اشاره می‌شود. 1) مطالعه نظری مایع یونی دو‌کاتیونی بیس-10،9،8،7،6،4،3،2 اکتا هیدرو پیریدیمو -a]1،2[ آزپینیوم متیل دی سولفات. 2) بررسی تاثیر طول زنجیر کربنی بر خواص مایعات یونی دو کاتیونی. در کلیه محاسبات، ساختار مایعات یونی با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی بهینه سازی شد. تابعیت B3LYP در محاسبات بکار رفت و از مجموعه پایه 6-311G(d,p)، استفاده شد. نتایج نشان داد که طیف IR این مایع یونی توافق خوبی با طیف تجربی دارد. داده های محاسبه شده نشان داد که با افزایش طول زنجیر کربنی از 2 به 4 کربن، طول پیوند و ممان دوقطبی افزایش می یابد و مقادیر انرژی شکاف اوربیتال‌های HOMO و LUMO با افزایش طول زنجیر کربنی تا 8 کربن کاهش می‌یابد.

چکیده تصویری

مطالعه محاسبه های ویژگی های ساختاری و الکترونی مایع های یونی بر پایه DBU با نظریه تابعی چگالی
کلیدواژه‌ها
نظریه تابعی چگالی
ویژگی های ساختاری و الکترونی
زنجیر کربنی
مایع یونی
موضوعات

عنوان مقاله English

Computational study of structural and electronic properties of ionic liquids based on DBU by density functional theory

نویسندگان English

Vahid Sokhanvaran 1
Behrooz Maleki 2
Fariba Azimi 3
Mohammad Chahkandi 3
Mehdi Baghayeri 3
1 Department of Physics and Chemistry, Faculty of Basic Sciences and Engineering, University of Neyshabur, Neyshabur, Iran
2 Department of Organic Chemistry, Faculty of Chemistry, University of Mazandaran, Babolsar, Iran
3 Department of Chemistry, Faculty of Basic Sciences, Hakim Sabzevari University, Sabzevar, Iran
چکیده English

In this article, due to the importance and application of ionic liquids, structural and electronic properties of ionic liquids based on DBU ( 1, 8-diazabicyclo [5.4.0] undec-7-ene) were investigated using Density Functional Theory (DFT). This investigation was carried out in two sections, which are referred to, respectively. 1) Theoretical study of Bis-2,3,4,6,7,8,9,10 Octahydropyrimido[1,2-a] azepiniumethyl Disulfate dicatonic ionic liquid. 2) Investigation of the effect of carbon chain length on the properties of dicationic ionic liquids (DIL). In all of computations, ILs structures were optimized by density functional theory method. The B3LYP functional was applied in the calculations, and the 6-311G (d, p), basis set was used. The results showed that the IR spectra of this ionic liquid was in good agreement with the experimental spectra. The calculated data’s indicated that by increasing the length of the carbon chain from 2 to 4 carbons, the bond length and dipole moment increase and, the gap energy values of HOMO and LUMO orbitals decrease with increasing the length of the carbon chain up to 8 carbons.

کلیدواژه‌ها English

Density Functional Theory
Structural and Electronic Properties
Carbon Chain
Ionic Liquid
 
1.  Y. Chen, Z. Yu, Green Chem. Eng. (2023).
2.  T. Welton, Green Chem. 13, 225-22 (2011) .
3.  X. Liang, Z. Huang, J. Zhang, Y. Guo, Bioresour. Technol. 384, 129332 (2023). 
4.  Z. Xue, L. Qin, J. Jiang, T. Mu, G. Gao, Phys. Chem.  Chem. Phys. 20, 8382-8402 (2018).
5.  H. Weingärtner, Angew, Chem. Int. Ed. 47, 654-670  (2008).
6.  S. Chandel, A. R. Pathania, Mater. Today Proc. (2023).
7.  S. Keskin, D. KayrakTalay, U. Akman, Ö. Hortaçsu, J.  Supercrit. Fluids, 43, 150-180 (2007).
8.  S. M. S. Hussain, A. A. Adewunmi, O. S. Alade, M.  Murtaza, A. Mahboob, H. J. Khan, M. Mahmoud, M. S.  Kamal, J. Taiwan Inst. Chem. Eng. 153, 105195 (2023).
9.  O. V. Kazarina, V. N. Agieienko, R. N. Nagrimanov, M.  E. Atlaskina, A. N. Petukhov, A. A. Moskvichev, A. V.  Nyuchev, A. V. Barykin, I. V. Vorotyntsev, J. Mol.  Liq. 344, 117925 (2021).
10.  I. Krossing, J. M. Slattery, C. Daguenet, P. J. Dyson, A.  Oleinikova, J. Am. Chem. Soc. 128, 13427-13434  (2006).
11.  Q. Zhang, S. Zhang, Y. Deng, Green Chem. 13, 2619 2637 (2011).
12.  G. Annat, M. Forsyth, D. R. MacFarlane, J. Phys. Chem. B 116, 8251-8258 (2012).
13.  E. Li, S. Liu, F. Luo, P. Yao, J. Electroanal. Chem. 944,  117650 (2023).
14.  T. Taki, H. Ghanadzadeh Gilani, A. Haghtalab, Iran. J.  Chem. Chem. Eng. 42, 2604-2613 (2023). 
15.  H. Taherifard, S. Raeissi, J. Chem. Eng. Data. 61, 4031 4038 (2016).
16.  H. Zhao, Chem. Eng. Commun. 193, 1660-1677 (2006).
17.  T. C. Nirmale, N. D. Khupse, R. S. Kalubarme, M. V.  Kulkarni, A. J. Varma, B. B. Kale, ACS Sustain. Chem.  Eng. 10, 8297-8304 (2022).
18.  S. Das, N. Kashyap, S. Kalita, D. B. Bora, R. Borah, J.  Mol. Liq. 390, 123041 (2023).
19.  H. L. Ngo, K. LeCompte, L. Hargens, A. B. McEwen,  Thermochim. Acta, 357, 97-102 (2000).  
20.  K. R. Hossain, P. Jiang, X. Yao, X. Yang, D. Hu, X.  Wang, J. Mol. Liq. 3, 100066 (2023).
21.   A. D. Boualem, K. Argoub, A. M. Benkouider, A.  Yahiaoui, K. Toubal, J. Mol. Liq. 368, 120610 (2022).
22.  K. Ghandi, Green Sustain. Chem. 4, 44-53 (2014).
23.  F. J. Hernández-Fernández, A. P. de Los Ríos, P.  Licence, G. Stephens, J. Biotech. 360, 192-197 (2022).
 
24.  K. Paduszyński, K. Kłębowski, M. Królikowska, J. Mol.  Liq. 344, 117631 (2021).
25.  M. Pająk, K. Hubkowska, D. Monikowska, G. Lota, A.  Czerwiński, Energy Conv. Manag. :X, 20, 100500  (2023). 
26.  I. Ali, M. Hozaifa, S. Ali, A. Malik, M. Locatelli, J. Mol.  Liq. 388, 122823 (2023).
27.  S. Bilgili, F. Bardak, A. Atac, J. Mol. Liq. 392, 123530  (2023).
28.  B. G. Nicolau, A. Sturlaugson, K. Fruchey, M. C.  Ribeiro, M. D. Fayer, J. Phys. Chem. B 114, 8350-8356  (2010). 
29.  G. F. Ferreira, D. Santos, S. Mattedi, L. C. L. Santos, A.  K. C. Lobato, J. Mol. Liq. 390, 123068 (2023).
30.  X. Duan, J. Ma, J. Lian, W. Zheng, Cryst. Eng.  Comm. 16, 2550-2559 (2014).
31.  J. Zhou, H. Sui, Z. Jia, Z. Yang, L. He, X. Li, RSC  Adv. 8, 32832-32864 (2018).
32.  D. K. Bwambok, H. M. Marwani, V. E. Fernand, S. O.  Fakayode, M. Lowry, I. Negulescu, R. M. Strongin, I. M.  Warner, Chirality, 20, 151-158 (2008).
33.  D. R. MacFarlane, N. Tachikawa, M. Forsyth, J. M.  Pringle, P. C. Howlett, G. D. Elliott, J. H. Davis, M.
Watanabe, P. Simon, C. A. Angell, Energy Environ.  Sci. 7, 232-250 (2014).  
35.  I. Krossing, J. M. Slattery, C. Daguenet, P. J. Dyson, A.  Oleinikova, H. Weingärtner, J. Am. Chem. Soc. 128,  13427-13434 (2006).
36.  D. K. Kaczmarek, D. Gwiazdowska, K. Marchwińska, T.  Klejdysz, M. Wojcieszak, K. Materna, J. Pernak, J. Mol.  Liq. 360, 119357 (2022).
37.  A. N. Masri, A. M. Mi, J. M. Leveque, Ind. Eng.  Manag, 5, 197-204 (2016).
38.  A. B. Silva, A. R. Jesus, D. A. Agostinho, J. M.  Esperança, A. Paiva, A. R. Duarte, P. M. Reis, J. Mol.
Liq. 3, 100052 (2023).
39. N. R. Dhumal, K. Seol, D. Isaev, M. Helminen, B.  Williams, S. Latortue, ACS omega, 6, 23293-23299
(2021).
40.  B. Zhu, B. Cheng, L. Zhang, J. Yu, Carbon Energy, 1,  32-56 (2019).
41.  Y. Chen, X. Zhang, Y. Zheng, J. Jiang, F. Long, W. Liu,  J. Xu, X. Nie, J. Mol. Liq. 385, 122226 (2023).
42.  R. Lü, S. Wang, Y. Lu, Chem. Phys. Lett. 505, 87-91  (2011).
43.  S. Armaković, S. J. Armaković, M. Vraneš, A. Tot, S.  Gadžurić, Mol. Model. 21, 1-10 (2015).
44.  J. Kausteklis, V. Aleksa, M. A. Iramain, S. A. Brandán,  J. Mol. Struct. 1175, 663-676 (2019).
45.  G. Parveen, S. Bashir, A. Thakur, S. K. Saha, P.  Banerjee, A. Kumar, Mater. Res. Express, 7, 016510
(2020).
46.  Y. Liu, G. Mao, H. Zhao, J. Song, H. Han, Z. Li, W. Chu,  Z. Sun, Catal. Lett. 147, 2764-2771 (2017).
47.  M. J. E. A. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E.  Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman,... & D. J. Fox,  Gaussian 09, Inc., Wallingford, CT, (2009).
48.  B. Maleki, E. Akbarzadeh, S. Babaee, Dyes Pigm. 123,  222-3 (2015) .

  • تاریخ دریافت 12 مرداد 1403
  • تاریخ بازنگری 09 دی 1403
  • تاریخ پذیرش 31 تیر 1404