МОЛЕКУЛЯРНОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ПОЛИВИНИЛОВОГО СПИРТА С ПОТЕНЦИАЛЬНЫМИ АКТИВНЫМИ ЦЕНТРАМИ ПОВЕРХНОСТИ ОКСИДА МЕДИ (II)

Аннотация

В выполненных нами ранее исследованиях по синтезу феррита меди методом соосаждения было установлено влияние полимерного стабилизатора (ПВС) на осуществление восстановления катионов меди и железа в ходе термической обработки, а также на способность феррита меди к восстановлению в электрохимической системе. Одним из прекурсоров образования феррита меди является оксид меди (II), взаимодействующий в реакционной среде соосаждения с полимером ПВС. В данной работе проведено молекулярное моделирование такого взаимодействия посредством квантово-химических расчетов адсорбции модельной молекулы ПВС на потенциальных активных центрах кластеров (CuO)_n (n=1-4) различной спиновой мультиплетности, моделирующих локальную структуру поверхности оксида меди (II). На простейших системах, таких как атомы, катионы и двухатомные молекулы меди (II) и железа (III), было проведено тестирование квантово-химических методов Хартри-Фока (HF), связанных кластеров (CCSD), теории возмущений второго порядка (MP2) и функционалов Becke-3-Lee–Yang–Parr (B3LYP), Becke-Perdew-Wang (B3PW91), Perdew-Burke-Ernzerhof (PBEPBE) с использованием базисных наборов 6-31+G(d), cc-pVTZ, aug-ccpVTZ и псевдопотенциала LanL2DZ в рамках программы Gaussian16. ПВС моделировали 1,3-диольным олигомером. Сравнение теоретических результатов с литературными экспериментальными значениями потенциалов ионизации и сродства атомов к электрону, а также межъядерных расстояний двухатомных молекул металлов показало, что методы либо переоценивают структурные параметры и энергетические величины, либо недооценивают. Для кластеров с n>1 установлено, что наиболее низкие значения полной электронной энергии соответствуют высокоспиновым состояниям оксида меди. Результаты расчетов показали, что адсорбат и субстрат независимо от исходной ориентации и размера кластера проявляют ди-связывание, и важной в стабилизации адсорбата является роль ван-дер-ваальсовых, координационных взаимодействий и внутримолекулярной водородной связи.