КАРТОЧКА ПРОЕКТА ФУНДАМЕНТАЛЬНЫХ И ПОИСКОВЫХ НАУЧНЫХ ИССЛЕДОВАНИЙ,
ПОДДЕРЖАННОГО РОССИЙСКИМ НАУЧНЫМ ФОНДОМ
Информация подготовлена на основании данных из Информационно-аналитической системы РНФ, содержательная часть представлена в авторской редакции. Все права принадлежат авторам, использование или перепечатка материалов допустима только с предварительного согласия авторов.
ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ
Номер проекта 22-23-01155
НазваниеВлияние структуры протонных ионных жидкостей на их физико-химические свойства: компьютерное моделирование и эксперимент
Руководитель Федорова Ирина Вадимовна, Кандидат химических наук
Организация финансирования, регион федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт химии растворов им. Г.А. Крестова Российской академии наук , Ивановская обл
Конкурс №64 - Конкурс 2021 года «Проведение фундаментальных научных исследований и поисковых научных исследований малыми отдельными научными группами»
Область знания, основной код классификатора 03 - Химия и науки о материалах; 03-604 - Многомасштабное компьютерное моделирование структуры и свойств материалов
Ключевые слова Протонные ионные жидкости, структура, ион-ионные взаимодействия, водородная связь, физико-химические свойства
Код ГРНТИ31.15.15
ИНФОРМАЦИЯ ИЗ ЗАЯВКИ
Аннотация
Ионные жидкости рассматривают как "дизайнерские" растворители (designer solvents), потому что варьирование природы катионов и анионов в их составе, а также изменение длины алкильной цепи, ее разветвления и функционализации позволяет синтезировать соли с различными физико-химическими свойствами для конкретной области применения. Интерес к протонным ионным жидкостям как подклассу ионных жидкостей, наблюдаемый в последнее время, обусловлен тем, что они имеют в своем составе "активный" (подвижный) протон, что и определяет их высокую протонную проводимость и позволяет использовать при создании протонпроводящих мембран для водородных топливных элементов. Несмотря на наличие в мировой научной литературе материала по синтезу и свойствам многочисленных классов ионных жидкостей, в том числе протонных, дизайн новых ионных жидкостей "целевого назначения" (task-specific) и модификация свойств уже известных материалов с целью улучшения их физико-химических и транспортных характеристик продолжает оставаться актуальной задачей. Дальнейшее развитие таких материалов зависит от фундаментального понимания взаимосвязи "структура–свойство", которое требует применение комплексного подхода, сочетающего экспериментальные и расчетные методы исследования. Несмотря на давний и обоснованный интерес исследователей к ионным жидкостям, детальное понимание особенностей их структурирования, а также установление связи микроскопических характеристик с параметрами, измеряемыми в эксперименте, пока не достигнуто. Данный проект направлен на установление корреляций «структура–свойство» для протонных ионных жидкостей с алкиламмониевыми катионами с целью выявление соединений, являющихся потенциальными допантами для мембран топливных элементов. На основе полученных расчетными и экспериментальными методами результатов и имеющихся литературных данных будет впервые проведено достаточно полное исследование взаимосвязи свойств широкого ряда протонных алкиламмониевых ионных жидкостей с их строением. Будут выявлены основные закономерности влияния катиона и аниона в составе ионных жидкостях на их структурные и физико-химические характеристики.
ОТЧЁТНЫЕ МАТЕРИАЛЫ
Публикации
1. Яблоков М.Е. Изучение водородных связей в протонных алкиламмониевых ионных жидкостях на основе квантово-химических расчетов Тезисы докладов Всероссийской школы-конференции молодых ученых «Дни науки в ИГХТУ», 25-30 апреля 2022 года, Иваново., C. 308 (год публикации - 2022)
2. Стельмах Н.М., Иванов А.М., Макаров Д.М., Шмуклер Л.Э. Дизайн новых протонных ионных жидкостей с заданными свойствами Тезисы докладов Всероссийской школы-конференции молодых ученых «Дни науки в ИГХТУ», 25-30 апреля 2022 года, Иваново., С. 163 (год публикации - 2022)
3.
Шмуклер Л.Э., Фадеева Ю.А., Стельмах Н.М., Сафонова Л.П.
Membranes Based on PVdF–HFP and Alkylammonium Protic Ionic Liquids: Thermal and Transport Properties
Russian Journal of Physical Chemistry A, Vol. 97, No. 1, pp. 235–242 (год публикации - 2023)
10.1134/S0036024423010272
4.
Федорова И.В., Крестьянинов М.А., Сафонова Л.П.
Structure of ethylammonium hydrogen sulfate protic ionic liquid through DFT calculations and MD simulations: the role of hydrogen bonds
Structural Chemistry, 10.1007/s11224-022-02042-7 (год публикации - 2022)
10.1007/s11224-022-02042-7
5. Шмуклер Л.Е., Стельмах Н.М., Федорова И.В., Сафонова Л.П. Quantum-chemical methods for estimating the thermodynamics of acid-base reactions of propylamines with different brønsted acids Book of abstract. XXIII International Conference on Chemical Thermodynamics in Russia (RCCT-2022), 22-27 August 2022, Kazan, Russia., P. 338 (год публикации - 2022)
6.
Федорова И.В., Шмуклер Л.Э., Фадеева Ю.А., Груздев М.С., Сафонова Л.П.
On structure and properties of tripropylammonium–based protic ionic liquids with bis(trifluoromethylsulfonyl)imide and hydrogen sulfate anions
Ionics, 10.1007/s11581-022-04844-5 (год публикации - 2022)
10.1007/s11581-022-04844-5
7. Яблоков М.Е., Иванов А.М., Стельмах Н.М., Федорова И.В. Кластерный анализ гидросульфат этиламмония на основе квантово-химических расчетов Сборник научных статей. X Всероссийская молодежная школа-конференция «Квантово-химические расчеты: структура и реакционная способность органических и неорганических молекул» 23-25 марта 2022 года, Иваново., С. 206-208 (год публикации - 2022)
Публикации
1.
Федорова И.В., Cафонова Л.П.
Proton transfer between sulfonic acids and various propylamines by density functional theory calculations
Journal of Molecular Modeling, Vol. 29, art.no. 230 (год публикации - 2023)
10.1007/s00894-023-05624-2
2.
Федорова И.В., Крестьянинов М.А., Сафонова Л.П.
Effects of non-specific and specific solvation on structure of tripropylammonium-based protic ionic liquids: Insight from computational modeling
Journal of Molecular Liquids, Vol. 388, art.no. 122732 (год публикации - 2023)
10.1016/j.molliq.2023.122732
3. Шмуклер Л.Э., Стельмах Н.М. Полимерные мембраны на основе PVdF-HFP и протонных ионных жидкостей Сборник тезисов. «Современная химическая физика». XXXV Симпозиум. 18-28 сентября 2023 г., Туапсе., Р. 173 (год публикации - 2023)
4. Стельмах Н.M., Иванов A.M., Шмуклер Л.Э., Федорова И.В. Трипропиламмониевые протонные ионные жидкости как электролиты для полимерных мембран Сборник тезисов докладов. XII Международная научная конференция “Кинетика и механизм кристаллизации. Кристаллизация и материалы нового поколения”. 18-22 сентября 2023 г., Иваново., С. 119-120 (год публикации - 2023)
5. Стельмах Н.M., Иванов A.M., Шмуклер Л.Э., Федорова И.В. Моделирование взаимодействия в протонной ионной жидкости бис-(трифторметансульфонил)имид трипропиламмония Сборник материалов XVII Всероссийской молодежной научно-инновационной школы «Математика и математическое моделирование». 5-7 апреля 2023 г., Саров., С. 178-179 (год публикации - 2023)
6. Федорова И.В., Иванов А.М. Влияние полярности среды на структуру алкиламмониевых протонных ионных жидкостей с мезилат анионом Сборник тезисов. «Современная химическая физика». XXXV Симпозиум. 18-28 сентября 2023 г., Туапсе., С. 296 (год публикации - 2023)
7. Федорова И.В., Крестьянинов М.А., Сафонова Л.П. Структура мезилатов пропил-, дипропил- и трипропиламмония по данным метода молекулярной динамики Журнал физической химии (год публикации - 2024)