Waad ku mahadsan tahay booqashada nature.com. Nooca biraawsarka aad isticmaaleyso wuxuu leeyahay taageero CSS oo xaddidan. Waayo-aragnimada ugu fiican, waxaan kugula talineynaa inaad isticmaasho nooca biraawsarka ugu dambeeyay (ama aad damiso qaabka is-waafajinta ee Internet Explorer). Intaa waxaa dheer, si loo hubiyo taageerada joogtada ah, boggan kuma jiri doono qaabab ama JavaScript.
Iyada oo ay ugu wacan tahay kheyraadka soodhiyamka ee badan, baytariyada soodhiyamka (NIBs) waxay matalaan xal kale oo rajo leh oo loogu talagalay kaydinta tamarta elektaroonigga ah. Hadda, caqabadda ugu weyn ee horumarinta tignoolajiyada NIB waa la'aanta walxaha elektiroonigga ah ee si dib loogu celin karo kaydinta/sii deyn kara ion-yada soodhiyamka muddo dheer. Sidaa darteed, ujeeddada daraasaddan ayaa ah in si aragtiyeed loo baaro saameynta ku darista glycerol ee isku darka polyvinyl alcohol (PVA) iyo sodium alginate (NaAlg) sida walxaha elektiroonigga NIB. Daraasaddani waxay diiradda saareysaa sharraxaadda xiriirka qaab-dhismeedka-dhaqdhaqaaqa elektaroonigga ah, kulaylka, iyo tirada (QSAR) ee elektiroonigga polymer-ka ee ku salaysan PVA, sodium alginate, iyo isku darka glycerol. Sifooyinkan waxaa lagu baarayaa iyadoo la adeegsanayo hababka semi-empirical iyo aragtida shaqada cufnaanta (DFT). Maadaama falanqaynta qaab-dhismeedka ay muujisay faahfaahinta isdhexgalka ka dhexeeya PVA/alginate iyo glycerol, tamarta farqiga band (Eg) ayaa la baaray. Natiijooyinku waxay muujinayaan in ku darista glycerol ay keento hoos u dhac ku yimaada qiimaha Eg ilaa 0.2814 eV. Dusha sare ee awoodda korantada ee molecular-ka (MESP) waxay muujinaysaa qaybinta gobollada hodanka ku ah elektaroonigga iyo kuwa saboolka ah ee elektaroonigga iyo dallacaadaha molecular-ka ee nidaamka elektiroonigga oo dhan. Xuduudaha kuleylka ee la bartay waxaa ka mid ah enthalpy (H), entropy (ΔS), awoodda kulaylka (Cp), tamarta bilaashka ah ee Gibbs (G) iyo kulaylka sameynta. Intaa waxaa dheer, dhowr sharraxaad oo xiriir qaab-dhismeed-hawlgal tiro ah (QSAR) sida wadarta daqiiqadda dipole (TDM), tamarta guud (E), awoodda ionization (IP), Log P iyo polarizability ayaa lagu baaray daraasaddan. Natiijooyinka waxay muujiyeen in H, ΔS, Cp, G iyo TDM ay korodhay iyadoo la kordhinayo heerkulka iyo glycerol. Dhanka kale, kulaylka sameynta, IP iyo E ayaa yaraaday, taas oo hagaajisay fal-celinta iyo polarizability. Intaa waxaa dheer, iyadoo lagu darayo glycerol, danabka unuggu wuxuu kordhay ilaa 2.488 V. Xisaabinta DFT iyo PM6 oo ku salaysan electrolytes-ka ku salaysan PVA/Na Alg ee kharashka ku habboon waxay muujinayaan inay qayb ahaan beddeli karaan baytariyada lithium-ion sababtoo ah shaqooyin badan, laakiin horumarin iyo cilmi-baaris dheeraad ah ayaa loo baahan yahay.
In kasta oo baytariyada lithium-ion (LIBs) si weyn loo isticmaalo, haddana codsigoodu wuxuu wajahayaa xaddidaadyo badan sababtoo ah cimrigooda wareegga gaaban, qiimaha sare, iyo walaacyada badbaadada. Baytariyada Sodium-ion (SIBs) waxay noqon karaan beddel macquul ah oo loogu talagalay LIBs sababtoo ah helitaankooda ballaaran, kharash yar, iyo sun la'aanta curiyaha sodium-ka. Baytariyada Sodium-ion (SIBs) waxay noqonayaan nidaam kaydin tamar oo sii kordheysa oo muhiim u ah aaladaha elektiroonigga ah1. Baytariyada Sodium-ion waxay si weyn ugu tiirsan yihiin elektiroonigga si ay u fududeeyaan gaadiidka ion-ka una soo saaraan hadda korontada2,3. Elektiroonigga dareeraha ah waxay inta badan ka kooban yihiin cusbo bir ah iyo dareere dabiici ah. Codsiyada wax ku oolka ah waxay u baahan yihiin tixgelin taxaddar leh oo ku saabsan badbaadada elektiroonigga dareeraha ah, gaar ahaan marka baytariga la kulmo cadaadis kuleyl ama koronto4.
Baytariyada Sodium-ion (SIBs) ayaa la filayaa inay beddelaan baytariyada lithium-ion mustaqbalka dhow sababtoo ah kaydka badda oo badan, sun la'aan, iyo kharashka yar ee walxaha. Isku-darka walxaha nano ayaa dardar geliyay horumarinta kaydinta xogta, aaladaha elektaroonigga ah, iyo kuwa indhaha. Suugaan badan ayaa muujisay adeegsiga nanostructures kala duwan (tusaale ahaan, oksaydhyada birta, graphene, nanotubesyada, iyo fullerenes) baytariyada sodium-ion. Cilmi-baaristu waxay diiradda saartay horumarinta walxaha anode, oo ay ku jiraan polymers, baytariyada sodium-ion sababtoo ah kala-duwanaanshahooda iyo saaxiibtinimo deegaan. Xiisaha cilmi-baarista ee ku aaddan baytariyada polymer-ka ee la buuxin karo shaki la'aan way sii kordhi doontaa. Alaabada elektroodka polymer-ka ee cusub oo leh qaab-dhismeedyo iyo sifooyin gaar ah ayaa u badan inay u gogol xaaraan tignoolajiyada kaydinta tamarta ee deegaanka u fiican. In kasta oo agabyada elektroodka polymer-ka ee kala duwan la sahamiyay si loogu isticmaalo baytariyada sodium-ion, goobtani wali waxay ku jirtaa marxaladihii hore ee horumarinta. Baytariyada sodium-ion, agabyo polymer ah oo badan oo leh qaab-dhismeedyo kala duwan ayaa loo baahan yahay in la sahamiyo. Iyada oo ku saleysan aqoonta aan hadda u leenahay habka kaydinta ee ion-yada soodhiyamka ee walxaha elektroodka bolomka, waxaa la qiyaasi karaa in kooxaha kaarboonyl, xagjirrada xorta ah, iyo heteroatoms-ka ee nidaamka isku-dhafan ay u adeegi karaan goobo firfircoon oo loogu talagalay isdhexgalka ion-yada soodhiyamka. Sidaa darteed, waa muhiim in la sameeyo polymers cusub oo leh cufnaan sare oo goobahan firfircoon. Jel polymer electrolyte (GPE) waa tiknoolajiyad kale oo hagaajisa isku halaynta baytariga, socodka ion-ka, daadashada aan lahayn, dabacsanaan sare, iyo waxqabad wanaagsan12.
Matrices-ka Polymer-ka waxaa ka mid ah agabyo ay ka mid yihiin PVA iyo polyethylene oxide (PEO)13. Polymer-ka Jel-ka ah ee la marin karo (GPE) wuxuu dhaqaajiyaa electrolyte-ka dareeraha ah ee ku jira matrix-ka polymer-ka, kaas oo yareeya khatarta daadashada marka la barbar dhigo kala-soocayaasha ganacsiga14. PVA waa polymer-ka synthetic-ga ah ee bayoolojiga u burburi kara. Waxay leedahay oggolaansho sare, waa mid aan qaali ahayn oo aan sun ahayn. Maaddadu waxay caan ku tahay sifooyinka sameynta filimada, xasilloonida kiimikada iyo dhegdheg. Waxay sidoo kale leedahay kooxo shaqeynaya (OH) iyo cufnaan sare oo isku xidha15,16,17. Isku darka Polymer-ka, ku darista balaastikada, ku darista isku-dhafka ah iyo farsamooyinka polymerization-ka ee goobta ayaa loo isticmaalay in lagu hagaajiyo socodka elektroolka polymer-ka ee ku salaysan PVA si loo yareeyo kiristaalka matrix-ka iyo in la kordhiyo dabacsanaanta silsiladda18,19,20.
Isku-darka waa hab muhiim ah oo lagu horumarinayo walxaha polymeric-ga ah ee loogu talagalay codsiyada warshadaha. Isku-darka polymer-ka waxaa badanaa loo isticmaalaa: (1) hagaajinta sifooyinka farsamaynta ee polymer-ka dabiiciga ah ee codsiyada warshadaha; (2) hagaajinta sifooyinka kiimikada, jireed, iyo farsamada ee walxaha bayoolojiga ah; iyo (3) la qabsiga baahida degdegga ah ee isu beddesha ee agabka cusub ee warshadaha baakadaha cuntada. Si ka duwan isku-darka polymer-ka, isku-darka polymer-ka waa hab kharash yar oo adeegsada hababka jireed ee fudud halkii laga isticmaali lahaa hababka kiimikada ee adag si loo gaaro sifooyinka la rabo21. Si loo sameeyo homopolymers, polymer-yada kala duwan waxay is dhexgeli karaan iyada oo loo marayo xoogagga dipole-dipole, xidhmooyinka hydrogen, ama isku-dhafka wareejinta khidmadda22,23. Isku-darka laga sameeyay polymer-yada dabiiciga ah iyo kuwa synthetic-ga ah waxay isku dari karaan iswaafajinta bio-ga wanaagsan oo leh sifooyin farsamo oo heer sare ah, iyagoo abuuraya walxo ka sarreeya qiimaha wax soo saarka hooseeya24,25. Sidaa darteed, waxaa jiray xiiso weyn oo ku saabsan abuurista walxaha polymeric-ga ee biomelevant iyadoo la isku darayo polymer-yada synthetic-ga iyo kuwa dabiiciga ah. PVA waxaa lagu dari karaa sodium alginate (NaAlg), cellulose, chitosan iyo istaarij26.
Sodium alginate waa polysaccharide dabiici ah oo polymer iyo anionic ah oo laga soo saaray algae bunni badda. Sodium alginate wuxuu ka kooban yahay β-(1-4)-linked D-mannuronic acid (M) iyo α-(1-4)-linked L-guluronic acid (G) oo loo habeeyey qaabab homopolymeric ah (poly-M iyo poly-G) iyo baloogyada heteropolymeric (MG ama GM)27. Tirada iyo saamiga qaraabada ah ee baloogyada M iyo G waxay saameyn weyn ku leeyihiin sifooyinka kiimikada iyo jireed ee alginate28,29. Sodium alginate si weyn ayaa loo isticmaalaa oo loo bartaa sababtoo ah bayoolaji ahaan, iswaafajinta noolaha, kharash yar, sifooyinka wanaagsan ee sameynta filimada, iyo sun la'aanta. Si kastaba ha ahaatee, tiro badan oo ah kooxaha hydroxyl (OH) iyo carboxylate (COO) ee bilaashka ah ee silsiladda alginate waxay ka dhigtaa alginate mid aad u hydrophilic ah. Si kastaba ha ahaatee, alginate wuxuu leeyahay sifooyin farsamo oo liita sababtoo ah jilicsanaantiisa iyo adkaanshihiisa. Sidaa darteed, alginate waxaa lagu dari karaa agabyo kale oo macmal ah si loo hagaajiyo xasaasiyadda biyaha iyo sifooyinka farsamada30,31.
Kahor inta aan la naqshadayn agab elektaroonik cusub, xisaabinta DFT waxaa badanaa loo isticmaalaa in lagu qiimeeyo suurtogalnimada wax soo saarka agabka cusub. Intaa waxaa dheer, saynisyahannadu waxay isticmaalaan qaabaynta molecular si ay u xaqiijiyaan oo u saadaaliyaan natiijooyinka tijaabada, u badbaadiyaan waqtiga, u yareeyaan qashinka kiimikada, una saadaaliyaan dhaqanka isdhexgalka32. Qaabaynta molecular-ka waxay noqotay laan awood badan oo muhiim ah oo sayniska ah oo ku taal dhinacyo badan, oo ay ku jiraan sayniska agabka, nanomaterials, kiimikada xisaabinta, iyo daahfurka daroogada33,34. Iyagoo adeegsanaya barnaamijyada qaabaynta, saynisyahannadu waxay si toos ah u heli karaan xogta molecular-ka, oo ay ku jiraan tamarta (kuleylka sameynta, awoodda ionization, tamarta kicinta, iwm.) iyo joomatari (xaglaha isku xidhka, dhererka isku xidhka, iyo xaglaha torsion-ka)35. Intaa waxaa dheer, sifooyinka elektaroonigga ah (kharashka, tamarta farqiga kooxda HOMO iyo LUMO, isku xirnaanta elektaroonigga), sifooyinka muuqaalka (qaababka gariirka iyo xoojinta astaamaha sida FTIR spectra), iyo sifooyinka badan (mugga, faafinta, viscosity, modulus, iwm.)36 waa la xisaabin karaa.
LiNiPO4 waxay muujinaysaa faa'iidooyin suurtagal ah oo ku saabsan la tartamidda agabka elektiroodhka togan ee baytariga lithium-ion sababtoo ah cufnaanta tamarta sare (danabka shaqeeya ee qiyaastii 5.1 V). Si si buuxda looga faa'iidaysto faa'iidada LiNiPO4 ee gobolka danabka sare, danabka shaqeeya waa in la dhimo sababtoo ah elektirooliga danabka sare ee hadda la sameeyay wuxuu ku sii jiri karaa oo keliya xasilloonida danabka ka hooseeya 4.8 V. Zhang et al. waxay baareen doping-ka dhammaan biraha kala-guurka 3d, 4d, iyo 5d ee goobta Ni ee LiNiPO4, waxay doorteen qaababka doping-ka oo leh waxqabad koronto oo heer sare ah, waxayna hagaajiyeen danabka shaqada ee LiNiPO4 iyagoo ilaalinaya xasilloonida qaraabada ah ee waxqabadkeeda elektiroojiga. Danabka shaqada ee ugu hooseeya ee ay heleen waxay ahaayeen 4.21, 3.76, iyo 3.5037 ee Ti, Nb, iyo Ta-doped LiNiPO4, siday u kala horreeyaan.
Sidaa darteed, ujeeddada daraasaddan waa in si aragtiyeed loo baaro saameynta glycerol oo ah balaastigeeye ku leh sifooyinka elektaroonigga ah, sharraxaadda QSAR iyo sifooyinka kulaylka ee nidaamka PVA/NaAlg iyadoo la adeegsanayo xisaabinta farsamada quantum si loogu isticmaalo baytariyada ion-ion ee dib loo buuxin karo. Isdhexgalka molecular-ka ee u dhexeeya qaabka PVA/NaAlg iyo glycerol waxaa lagu falanqeeyay iyadoo la adeegsanayo aragtida atomiga quantum ee molecules-ka Bader (QTAIM).
Qaab molecule ah oo matalaya isdhexgalka PVA ee NaAlg ka dibna glycerol ayaa la hagaajiyay iyadoo la adeegsanayo DFT. Qaabka waxaa lagu xisaabiyay iyadoo la adeegsanayo barnaamijka Gaussian 0938 ee Waaxda Spectroscopy, Xarunta Cilmi-baarista Qaranka, Qaahira, Masar. Moodooyinka waxaa lagu hagaajiyay iyadoo la adeegsanayo DFT heerka B3LYP/6-311G(d, p) 39,40,41,42. Si loo xaqiijiyo isdhexgalka ka dhexeeya moodeellada la bartay, daraasadaha soo noqnoqda ee lagu sameeyay heer isku mid ah aragtida waxay muujinayaan xasilloonida joomatari ee la hagaajiyay. Maqnaanshaha soo noqnoqoshada taban ee dhammaan soo noqnoqoshada la qiimeeyay waxay iftiiminaysaa qaab-dhismeedka la qiyaasay ee ugu yar ee togan ee dhabta ah ee dusha sare ee tamarta suurtagalka ah. Xuduudaha jireed sida TDM, tamarta farqiga band HOMO/LUMO iyo MESP waxaa lagu xisaabiyay isla heerka farsamada ee kumbiyuutarka. Intaa waxaa dheer, qaar ka mid ah xuduudaha kulaylka sida kulaylka ugu dambeeya ee sameynta, tamarta xorta ah, entropy, enthalpy iyo awoodda kulaylka ayaa lagu xisaabiyay iyadoo la adeegsanayo qaacidooyinka lagu bixiyay Shaxda 1. Moodooyinka la bartay waxaa lagu sameeyay falanqaynta aragtida quantum ee atamka ee ku jira molecules (QTAIM) si loo aqoonsado isdhexgalka ka dhacaya dusha sare ee qaab-dhismeedka la bartay. Xisaabintan waxaa lagu sameeyay iyadoo la adeegsanayo amarka "output=wfn" ee ku jira koodhka software-ka Gaussian 09 ka dibna waxaa lagu sawiray iyadoo la adeegsanayo koodhka software-ka Avogadro43.
Halka E uu yahay tamarta gudaha, P waa cadaadiska, V waa mugga, Q waa is-weydaarsiga kulaylka ee u dhexeeya nidaamka iyo deegaankiisa, T waa heerkulka, ΔH waa isbeddelka enthalpy, ΔG waa isbeddelka tamarta xorta ah, ΔS waa isbeddelka entropy, a iyo b waa xuduudaha gariirka, q waa kharashka atomiga, Cna waa cufnaanta elektroonka atomiga44,45. Ugu dambeyntii, qaab-dhismeedyada isku midka ah ayaa la hagaajiyay waxaana xuduudaha QSAR lagu xisaabiyay heerka PM6 iyadoo la adeegsanayo lambarka software-ka SCIGRESS46 ee Waaxda Spectroscopy ee Xarunta Cilmi-baarista Qaranka ee Qaahira, Masar.
Shaqadeennii hore47, waxaan ku qiimeynay qaabka ugu macquulsan ee sharraxaya isdhexgalka saddex cutub oo PVA ah oo leh laba cutub oo NaAlg ah, iyadoo glycerol uu u shaqeynayo sidii balaastiig. Sida kor ku xusan, waxaa jira laba suurtagal oo loogu talagalay isdhexgalka PVA iyo NaAlg. Labada moodel, oo loo qoondeeyay 3PVA-2Na Alg (oo ku salaysan lambarka kaarboonka 10) iyo Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg, waxay leeyihiin qiimaha ugu yar ee farqiga tamarta48 marka loo eego qaab-dhismeedka kale ee la tixgeliyey. Sidaa darteed, saameynta ku darista Gly ee qaabka ugu macquulsan ee polymer-ka isku-dhafka PVA/Na Alg ayaa la baaray iyadoo la adeegsanayo labada qaab-dhismeed ee dambe: 3PVA-(C10)2Na Alg (oo loo yaqaan 3PVA-2Na Alg si fudud) iyo Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg. Sida laga soo xigtay suugaanta, PVA, NaAlg iyo glycerol waxay samayn karaan oo keliya isku-xidhka haydarojiin daciif ah oo u dhexeeya kooxaha shaqeeya ee hydroxyl. Maadaama labada qaybood ee PVA iyo NaAlg iyo glycerol dimer ay ka kooban yihiin dhowr kooxood oo OH ah, xiriirka waxaa lagu xaqiijin karaa mid ka mid ah kooxaha OH. Jaantuska 1aad wuxuu muujinayaa isdhexgalka u dhexeeya molecule-ka glycerol ee moodeelka iyo molecule-ka moodeelka 3PVA-2Na Alg, Jaantuska 2aadna wuxuu muujinayaa qaabka la dhisay ee isdhexgalka u dhexeeya molecule-ka moodeelka Term 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg iyo isku-uruurinta kala duwan ee glycerol.
Qaab-dhismeedyada la hagaajiyay: (a) Gly iyo 3PVA − 2Na Alg waxay la falgalaan (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, iyo (f) 5 Gly.
Qaab-dhismeedyada la hagaajiyay ee Term 1Na Alg-3PVA –Mid 1Na Alg oo la falgalaya (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, iyo (f) 6 Gly.
Tamarta farqiga band-ka elektarooniga ah waa halbeeg muhiim ah oo la tixgeliyo marka la baranayo falgalka walxaha elektroodka. Sababtoo ah waxay qeexaysaa dhaqanka elektroodka marka walaxda lagu sameeyo isbeddelo dibadeed. Sidaa darteed, waxaa lagama maarmaan ah in la qiyaaso tamarta farqiga band-ka elektarooniga ah ee HOMO/LUMO dhammaan qaab-dhismeedka la bartay. Shaxda 2 waxay muujinaysaa isbeddellada ku yimaada tamarta HOMO/LUMO ee 3PVA-(C10)2Na Alg iyo Term-ka 1Na Alg −3PVA-Mid 1Na Alg sababtoo ah ku darista glycerol. Sida ku cad ref47, qiimaha Eg ee 3PVA-(C10)2Na Alg waa 0.2908 eV, halka qiimaha Eg ee qaab-dhismeedka uu muujinayo suurtagalnimada isdhexgalka labaad (tusaale ahaan, Term-ka 1Na Alg −3PVA-Mid 1Na Alg) waa 0.5706 eV.
Si kastaba ha ahaatee, waxaa la ogaaday in ku darista glycerol ay keentay isbeddel yar oo ku yimid qiimaha Eg ee 3PVA-(C10)2Na Alg. Markii 3PVA-(C10)2NaAlg ay la falgashay 1, 2, 3, 4 iyo 5 cutub oo glycerol ah, qiimayaashiisa Eg waxay noqdeen 0.302, 0.299, 0.308, 0.289 iyo 0.281 eV, siday u kala horreeyaan. Si kastaba ha ahaatee, waxaa jira aragti qiimo leh oo ah ka dib markii lagu daray 3 cutub oo glycerol ah, qiimaha Eg wuxuu noqday mid ka yar kan 3PVA-(C10)2Na Alg. Qaabka matalaya isdhexgalka 3PVA-(C10)2Na Alg oo leh shan cutub oo glycerol ah ayaa ah qaabka isdhexgalka ugu macquulsan. Taas macnaheedu waa marka tirada cutubyada glycerol ay korodho, suurtagalnimada isdhexgalka sidoo kale way korodhaa.
Dhanka kale, fursadda labaad ee isdhexgalka, tamarta HOMO/LUMO ee molecules-ka moodeelka matalaya Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 1Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 2Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 3Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 4Gly, Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 5Gly iyo Term 1Na Alg − 3PVA –Mid 1Na Alg- 6Gly waxay noqdaan 1.343, 1.34 7, 0.976, 0.607, 0.348 iyo 0.496 eV, siday u kala horreeyaan. Shaxda 2 waxay muujinaysaa tamarta farqiga kooxda HOMO/LUMO ee la xisaabiyay ee dhammaan qaab-dhismeedka. Intaa waxaa dheer, isla dhaqankaas oo kale ee suurtogalnimada isdhexgalka ee kooxda koowaad ayaa halkan lagu soo celiyay.
Aragtida kooxeed ee fiisigiska xaaladda adag waxay sheegaysaa in marka farqiga xarigga ee walaxda elektroodka uu yaraado, gudbinta elektaroonigga ah ee walaxda ayaa kordha. Daaweynta waa hab caadi ah oo lagu yareeyo farqiga xarigga ee walxaha katooliga sodium-ion. Jiang et al. waxay isticmaaleen daaweynta Cu si ay u horumariyaan gudbinta elektaroonigga ah ee walxaha lakabka leh ee β-NaMnO2. Iyagoo adeegsanaya xisaabinta DFT, waxay ogaadeen in daaweynta uu yareeyay farqiga xarigga ee walaxda laga bilaabo 0.7 eV ilaa 0.3 eV. Tani waxay muujinaysaa in daaweynta Cu ay hagaajiso gudbinta elektaroonigga ah ee walaxda β-NaMnO2.
MESP waxaa lagu qeexaa tamarta isdhexgalka ee u dhaxaysa qaybinta dallacaadda molecular-ka iyo hal dallac togan. MESP waxaa loo arkaa qalab wax ku ool ah oo lagu fahmo laguna fasiro sifooyinka kiimikada iyo falgalka. MESP waxaa loo isticmaali karaa in lagu fahmo hababka isdhexgalka ee u dhexeeya walxaha polymeric-ka. MESP wuxuu qeexayaa qaybinta dallacaadda ee ku jirta isku-dhafka daraasadda lagu sameeyay. Intaa waxaa dheer, MESP waxay bixisaa macluumaad ku saabsan goobaha firfircoon ee ku jira agabka daraasadda lagu sameeyay32. Jaantuska 3 wuxuu muujinayaa jaantusyada MESP ee 3PVA-(C10) 2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10) 2Na Alg − 4Gly, iyo 3PVA-(C10) 2Na Alg − 5Gly oo la saadaaliyay heerka aragtida B3LYP/6-311G(d, p).
Qaababka MESP ee lagu xisaabiyay B3LYP/6-311 g(d, p) ee (a) Gly iyo 3PVA − 2Na Alg oo la falgalaya (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, iyo (f) 5 Gly.
Dhanka kale, Jaantuska 4 wuxuu muujinayaa natiijooyinka la xisaabiyay ee MESP ee Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg, Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-1Gly, Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-2Gly, Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-3gly, Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-4Gly, Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-5gly iyo Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg-5gly, siday u kala horreeyaan. MESP-ga la xisaabiyay waxaa lagu matalaa hab-dhaqan qaabaysan. Khadadka qaabaysan waxaa lagu matalaa midabyo kala duwan. Midab kastaa wuxuu matalaa qiimo elektaroonik ah oo kala duwan. Midabka cas wuxuu tilmaamayaa goobaha aadka u elektarooniksan ama falcelinta leh. Dhanka kale, midabka jaallaha ah wuxuu matalaa goobaha dhexdhexaadka ah 49, 50, 51 ee qaab-dhismeedka. Natiijooyinka MESP waxay muujiyeen in falgalka 3PVA-(C10)2Na Alg uu kordhay iyadoo la kordhinayo midabka cas ee ku wareegsan moodooyinka la darsay. Dhanka kale, xoojinta midabka cas ee khariidadda MESP ee molecule-ka nooca Term 1Na Alg-3PVA - Mid 1Na Alg ayaa hoos u dhacda sababtoo ah isdhexgalka maadada glycerol ee kala duwan. Isbeddelka qaybinta midabka cas ee ku wareegsan qaab-dhismeedka la soo jeediyay wuxuu muujinayaa falgalka, halka kororka xoojinta uu xaqiijinayo kororka elektaroonigga ah ee molecule-ka nooca 3PVA-(C10)2Na Alg sababtoo ah kororka maadada glycerol.
B3LYP/6-311 g(d, p) la xisaabiyay MESP Muddada 1Na Alg-3PVA-Mid 1Na Alg oo la falgalaya (a) 1 Gly, (b) 2 Gly, (c) 3 Gly, (d) 4 Gly, (e) 5 Gly, iyo (f) 6 Gly.
Dhammaan qaab-dhismeedka la soo jeediyay waxay leeyihiin xuduudahooda kulaylka sida enthalpy, entropy, awoodda kulaylka, tamarta xorta ah iyo kulaylka sameynta ee lagu xisaabiyay heerkul kala duwan oo u dhexeeya 200 K ilaa 500 K. Si loo qeexo dhaqanka nidaamyada jireed, marka lagu daro barashada dhaqankooda elektaroonigga ah, waxaa sidoo kale lagama maarmaan ah in la barto dhaqankooda kulaylka iyadoo loo eegayo heerkulka sababtoo ah is-dhexgalka ay la leeyihiin midba midka kale, kaas oo lagu xisaabin karo iyadoo la adeegsanayo isle'egyada lagu bixiyay Shaxda 1. Daraasadda xuduudahan kulaylka waxaa loo arkaa tilmaame muhiim ah oo ku saabsan jawaab celinta iyo xasilloonida nidaamyada jireed ee noocaas ah heerkul kala duwan.
Marka laga hadlayo enthalpy-ga PVA trimer, marka hore wuxuu la falgalaa dimer-ka NaAlg, ka dibna wuxuu u maraa kooxda OH ee ku xiran atamka kaarboon #10, ugu dambayntiina wuxuu la falgalaa glycerol. Enthalpy waa cabbir tamarta ku jirta nidaamka thermodynamic. Enthalpy wuxuu la mid yahay kulaylka guud ee nidaamka, kaas oo u dhigma tamarta gudaha ee nidaamka oo lagu daray natiijada mugga iyo cadaadiska. Si kale haddii loo dhigo, enthalpy wuxuu muujinayaa inta kuleyl iyo shaqo lagu daray ama laga saaray walax52.
Jaantuska 5aad wuxuu muujinayaa isbeddellada enthalpy inta lagu jiro falcelinta 3PVA-(C10)2Na Alg oo leh fiirsashooyin glycerol oo kala duwan. Soo gaabinta A0, A1, A2, A3, A4, iyo A5 waxay matalaan molecules-ka moodeelka 3PVA-(C10)2Na Alg, 3PVA-(C10)2Na Alg − 1 Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly, iyo 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly, siday u kala horreeyaan. Jaantuska 5a wuxuu muujinayaa in enthalpy uu kordho marka heerkulka iyo glycerolku sii kordho. Enthalpy-ga qaab-dhismeedka matalaya 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly (ie, A5) ee 200 K waa 27.966 cal/mol, halka enthalpy-ga qaab-dhismeedka matalaya 3PVA-2NaAlg ee 200 K uu yahay 13.490 cal/mol. Ugu dambeyntii, maadaama enthalpy uu yahay mid togan, falcelintan waa endothermic.
Entropy-ga waxaa lagu qeexaa cabbiraadda tamarta aan la heli karin ee nidaamka thermodynamic-ga xiran waxaana badanaa loo arkaa cabbiraadda khalkhalka nidaamka. Jaantuska 5b wuxuu muujinayaa isbeddelka entropy-ga 3PVA-(C10)2NaAlg oo leh heerkulka iyo sida uu ula falgalo cutubyada glycerol ee kala duwan. Jaantusku wuxuu muujinayaa in entropy-gu uu si toosan isu beddelo marka heerkulku ka kordho 200 K ilaa 500 K. Jaantuska 5b wuxuu si cad u muujinayaa in entropy-ga qaabka 3PVA-(C10)2Na Alg uu u janjeero 200 cal/K/mol 200 K sababtoo ah qaabka 3PVA-(C10)2Na Alg wuxuu muujiyaa khalkhal yar oo shabag ah. Marka heerkulku kordho, qaabka 3PVA-(C10)2Na Alg wuxuu noqdaa mid aan nidaamsanayn wuxuuna sharxayaa kororka entropy-ga marka heerkulku kordho. Intaa waxaa dheer, waa iska cadahay in qaab-dhismeedka 3PVA-C10 2Na Alg-5 Gly uu leeyahay qiimaha entropy-ga ugu sarreeya.
Habdhaqan isku mid ah ayaa lagu arkay Jaantuska 5c, kaas oo muujinaya isbeddelka awoodda kulaylka iyo heerkulka. Awoodda kulaylku waa xaddiga kulaylka loo baahan yahay si loo beddelo heerkulka qaddar la bixiyay oo walax ah 1 °C47. Jaantuska 5c wuxuu muujinayaa isbeddellada awoodda kulaylka ee molecule-ka moodeelka 3PVA-(C10)2NaAlg oo ay ugu wacan tahay isdhexgalka cutubyada 1, 2, 3, 4, iyo 5 glycerol. Jaantusku wuxuu muujinayaa in awoodda kulaylka ee moodeelka 3PVA-(C10)2NaAlg ay si toosan u kordho heerkulka. Kordhinta la arkay ee awoodda kulaylka iyadoo heerkulku sii kordhayo waxaa loo aaneynayaa gariirka kulaylka ee phonon. Intaa waxaa dheer, waxaa jira caddayn muujinaysa in kordhinta maaddada glycerol ay horseeddo kororka awoodda kulaylka ee moodeelka 3PVA-(C10)2NaAlg. Intaa waxaa dheer, qaab-dhismeedku wuxuu muujinayaa in 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly ay leedahay qiimaha awoodda kulaylka ugu sarreeya marka loo eego qaab-dhismeedka kale.
Xuduudo kale sida tamarta xorta ah iyo kulaylka kama dambaysta ah ee sameynta ayaa lagu xisaabiyay qaab-dhismeedka la bartay waxaana lagu muujiyay Jaantuska 5d iyo e, siday u kala horreeyaan. Kulaylka ugu dambeeya ee sameynta waa kulaylka la sii daayay ama la nuugo inta lagu jiro sameynta walax saafi ah oo ka timid walxaha ku jira cadaadis joogto ah. Tamarta xorta ah waxaa lagu qeexi karaa hanti la mid ah tamarta, tusaale ahaan, qiimaheedu wuxuu ku xiran yahay xaddiga walaxda xaalad kasta oo heerkulbeeg ah. Tamarta xorta ah iyo kulaylka sameynta 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly waxay ahaayeen kuwa ugu hooseeya waxayna ahaayeen -1318.338 iyo -1628.154 kcal/mol, siday u kala horreeyaan. Taas bedelkeeda, qaab-dhismeedka matalaya 3PVA-(C10)2NaAlg wuxuu leeyahay tamarta xorta ah iyo kulaylka ugu sarreeya ee qiimaha sameynta ee -690.340 iyo -830.673 kcal/mol, siday u kala horreeyaan, marka la barbar dhigo qaab-dhismeedka kale. Sida lagu muujiyey Jaantuska 5, sifooyinka kala duwan ee kulaylka ayaa la beddelaa sababtoo ah isdhexgalka glycerol. Tamarta xorta ah ee Gibbs waa taban, taasoo muujinaysa in qaab-dhismeedka la soo jeediyay uu deggan yahay.
PM6 wuxuu xisaabiyay xuduudaha kulaylka ee saafiga ah ee 3PVA- (C10) 2Na Alg (nooca A0), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 1 Gly (nooca A1), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 2 Gly (nooca A2), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 3 Gly (nooca A3), 3PVA- (C10) 2Na Alg − 4 Gly (nooca A4), iyo 3PVA- (C10) 2Na Alg − 5 Gly (nooca A5), halkaas oo (a) uu yahay enthalpy, (b) entropy, (c) awoodda kulaylka, (d) tamar xor ah, iyo (e) kulaylka sameynta.
Dhanka kale, qaabka isdhexgalka labaad ee u dhexeeya PVA trimer iyo dimeric NaAlg wuxuu ka dhacaa kooxaha OH ee terminal iyo dhexe ee qaab-dhismeedka PVA trimer. Sida kooxda koowaad, xuduudaha kulaylka waxaa lagu xisaabiyay iyadoo la adeegsanayo heer isku mid ah aragtida. Jaantuska 6a-e wuxuu muujinayaa kala duwanaanshaha enthalpy, entropy, awoodda kulaylka, tamarta xorta ah iyo, ugu dambeyntii, kulaylka sameynta. Jaantusyada 6a-c waxay muujinayaan in enthalpy, entropy iyo awoodda kulaylka ee Term 1 NaAlg-3PVA-Mid 1 NaAlg ay muujiyaan isla dhaqanka kooxda koowaad marka ay la falgalaan cutubyada glycerol 1, 2, 3, 4, 5 iyo 6. Intaa waxaa dheer, qiimahoodu si tartiib tartiib ah ayuu u kordhaa marka heerkulku sii kordho. Intaa waxaa dheer, qaabka Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg ee la soo jeediyay, qiimaha enthalpy, entropy iyo awoodda kulaylka ayaa kordhay iyadoo la kordhinayo heerka glycerol. Soo gaabinta B0, B1, B2, B3, B4, B5 iyo B6 waxay u taagan yihiin qaab-dhismeedka soo socda siday u kala horreeyaan: Ereyga 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg, Ereyga 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 1 Gly, Ereyga 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 2gly, Ereyga 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 3gly, Ereyga 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 4 Gly, Ereyga 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 5 Gly iyo Ereyga 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly. Sida ku cad Jaantuska 6a–c, waa iska cad in qiimaha enthalpy, entropy iyo awoodda kulaylka ay kordhaan marka tirada cutubyada glycerol ay ka kordhaan 1 ilaa 6.
PM6 waxay xisaabisay xuduudaha kulaylka ee Term-ka saafiga ah 1 Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg (nooca B0), Term-ka 1 Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 1 Gly (nooca B1), Term-ka 1 Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg – 2 Gly (nooca B2), Term-ka 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 3 Gly (nooca B3), Term-ka 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 4 Gly (nooca B4), Term-ka 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 5 Gly (nooca B5), iyo Term-ka 1 Na Alg- 3PVA- Mid 1 Na Alg – 6 Gly (nooca B6), oo ay ku jiraan (a) enthalpy, (b) entropy, (c) awoodda kulaylka, (d) tamar xor ah, iyo (e) kulaylka sameynta.
Intaa waxaa dheer, qaab-dhismeedka matalaya Term 1 Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg-6 Gly wuxuu leeyahay qiimaha ugu sarreeya ee enthalpy, entropy iyo awoodda kulaylka marka la barbar dhigo qaab-dhismeedka kale. Kuwaas waxaa ka mid ah, qiimahoodu wuxuu ka kordhay 16.703 cal/mol, 257.990 cal/mol/K iyo 131.323 kcal/mol Term 1 Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg ilaa 33.223 cal/mol, 420.038 cal/mol/K iyo 275.923 kcal/mol Term 1 Na Alg-3PVA- Mid 1 Na Alg-6 Gly, siday u kala horreeyaan.
Si kastaba ha ahaatee, Jaantusyada 6d iyo e waxay muujinayaan ku tiirsanaanta heerkulka tamarta xorta ah iyo kulaylka ugu dambeeya ee sameynta (HF). HF waxaa lagu qeexi karaa isbeddelka enthalpy ee dhaca marka hal mole oo walax ah laga sameeyo walxoodkeeda xaaladaha dabiiciga ah iyo kuwa caadiga ah. Waxaa ka muuqata sawirka in tamarta xorta ah iyo kulaylka ugu dambeeya ee sameynta dhammaan qaab-dhismeedka la bartay ay muujinayaan ku tiirsanaan toosan oo heerkulka ah, tusaale ahaan, si tartiib tartiib ah oo toosan ayay u kordhaan marka heerkulka sii kordhayo. Intaa waxaa dheer, jaantusku wuxuu sidoo kale xaqiijiyay in qaab-dhismeedka matalaya Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly uu leeyahay tamarta xorta ah ee ugu hooseysa iyo HF ugu hooseeya. Labada cabbirba waxay hoos uga dhaceen -758.337 ilaa -899.741 K cal/mol ereyga 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg − 6 Gly ilaa -1,476.591 iyo -1,828.523 K cal/mol. Waxaa ka muuqata natiijooyinka in HF ​​uu hoos u dhaco marka la kordhiyo unugyada glycerol. Tani waxay ka dhigan tahay in kororka kooxaha shaqeynaya awgeed, falcelintu ay sidoo kale korodho sidaas darteedna loo baahan yahay tamar yar si loo fuliyo falcelinta. Tani waxay xaqiijineysaa in PVA/NaAlg-ka balaastikada ah loo isticmaali karo baytariyada sababtoo ah falcelintiisa sare.
Guud ahaan, saameynta heerkulka waxaa loo qaybiyaa laba nooc: saameynta heerkulka hooseeya iyo saameynta heerkulka sare. Saamaynta heerkulka hooseeya waxaa inta badan laga dareemaa waddamada ku yaal loolka sare, sida Greenland, Kanada, iyo Ruushka. Jiilaalka, heerkulka hawada dibadda ee meelahan aad ayuu uga hooseeyaa eber darajo Celsius. Cimriga iyo waxqabadka baytariyada lithium-ion waxaa saameyn kara heerkulka hooseeya, gaar ahaan kuwa loo isticmaalo gawaarida korontada isku-dhafan ee lagu xiro, gawaarida korontada saafiga ah, iyo gawaarida korontada isku-dhafan. Safarka hawada sare waa jawi kale oo qabow oo u baahan baytariyada lithium-ion. Tusaale ahaan, heerkulka Mars wuxuu hoos ugu dhici karaa -120 darajo Celsius, taas oo caqabad weyn ku ah isticmaalka baytariyada lithium-ion ee dayax-gacmeedka. Heerkulka hawlgalka oo hooseeya wuxuu horseedi karaa hoos u dhac ku yimaada heerka wareejinta dallacaadda iyo dhaqdhaqaaqa kiimikada ee baytariyada lithium-ion, taasoo keenta hoos u dhac ku yimaada heerka faafinta ee ions lithium gudaha elektroodka iyo conductivity ionic ee elektroodka. Hoos u dhacani wuxuu keenaa hoos u dhaca awoodda tamarta iyo awoodda, mararka qaarkoodna xitaa hoos u dhaca waxqabadka53.
Saamaynta heerkulka sare waxay ka dhacdaa meelo badan oo kala duwan oo ku saabsan goobaha lagu dabaqo, oo ay ku jiraan labadaba jawi heerkul sare iyo mid hoose, halka saamaynta heerkulka hooseeya ay inta badan ku kooban tahay jawiyada heerkulka hooseeya. Saamaynta heerkulka hooseeya waxaa inta badan lagu go'aamiyaa heerkulka deegaanka, halka saameynta heerkulka sare ay badanaa si sax ah ugu xiran tahay heerkulka sare ee ku jira baytariga lithium-ion inta lagu jiro hawlgalka.
Baytariyada Lithium-ion waxay dhaliyaan kulayl xaaladaha hadda jira ee sarreeya (oo ay ku jiraan dallacaadda degdegga ah iyo sii deynta degdegga ah), taasoo keenta in heerkulka gudaha uu kordho. Soo-gaadhista heerkulka sare waxay sidoo kale sababi kartaa hoos u dhac ku yimaada waxqabadka batteriga, oo ay ku jiraan luminta awoodda iyo awoodda. Caadiyan, luminta lithium-ka iyo soo kabashada walxaha firfircoon heerkulka sare waxay horseeddaa luminta awoodda, luminta korontadana waxay sabab u tahay kororka iska caabbinta gudaha. Haddii heerkulku ka baxo xakamaynta, kulaylka ayaa soo baxa, taasoo mararka qaarkood horseedi karta gubasho iskeed ah ama xitaa qarax.
Xisaabinta QSAR waa hab xisaabeed ama qaabayn xisaabeed oo loo isticmaalo in lagu aqoonsado xiriirka ka dhexeeya dhaqdhaqaaqa bayoolojiga iyo sifooyinka qaabdhismeedka ee isku-dhafka. Dhammaan molecules-ka la naqshadeeyay ayaa la hagaajiyay qaar ka mid ah sifooyinka QSAR waxaa lagu xisaabiyay heerka PM6. Shaxda 3 waxay taxaysaa qaar ka mid ah sharraxayaasha QSAR ee la xisaabiyay. Tusaalooyinka sharraxayaasha noocaas ah waa kharashka, TDM, tamarta guud (E), awoodda ionization (IP), Log P, iyo polarizationability (fiiri Shaxda 1 si aad u ogaato IP iyo Log P).
Natiijooyinka xisaabinta waxay muujinayaan in wadarta guud ee dhammaan qaab-dhismeedka la bartay ay tahay eber maadaama ay ku jiraan xaaladda dhulka. Fursadda isdhexgalka ee ugu horreysay, TDM ee glycerol wuxuu ahaa 2.788 Debye iyo 6.840 Debye ee 3PVA-(C10) 2Na Alg, halka qiimayaasha TDM la kordhiyay ilaa 17.990 Debye, 8.848 Debye, 5.874 Debye, 7.568 Debye iyo 12.779 Debye markii 3PVA-(C10) 2Na Alg ay la falgashay 1, 2, 3, 4 iyo 5 cutub oo glycerol ah, siday u kala horreeyaan. Qiimaha TDM ee sarreeya, ayaa falcelintiisa deegaanka sii kordheysa.
Tamarta guud (E) ayaa sidoo kale la xisaabiyay, qiimayaasha E ee glycerol iyo 3PVA-(C10)2 NaAlg waxaa la ogaaday inay yihiin -141.833 eV iyo -200092.503 eV, siday u kala horreeyaan. Dhanka kale, qaab-dhismeedka matalaya 3PVA-(C10)2 NaAlg wuxuu la falgalaa cutubyada glycerol ee 1, 2, 3, 4 iyo 5; E wuxuu noqdaa -996.837, -1108.440, -1238.740, -1372.075 iyo -1548.031 eV, siday u kala horreeyaan. Kordhinta maaddada glycerol waxay horseedaa hoos u dhac ku yimaada tamarta guud sidaas darteedna waxay kordhisaa falcelinta. Iyada oo lagu saleynayo xisaabinta tamarta guud, waxaa lagu soo gabagabeeyay in molecule-ka moodalka, kaas oo ah 3PVA-2Na Alg-5 Gly, uu ka falcelin badan yahay molecules-ka kale ee moodalka. Dhacdadani waxay la xiriirtaa qaab-dhismeedkooda. 3PVA-(C10)2NaAlg waxay ka kooban tahay laba kooxood oo keliya -COONa, halka qaab-dhismeedka kale uu ka kooban yahay laba kooxood oo -COONa ah laakiin wuxuu wataa dhowr kooxood oo OH ah, taasoo la macno ah in falcelintooda deegaanka ay korodhay.
Intaa waxaa dheer, tamarta ionization (IE) ee dhammaan qaab-dhismeedka ayaa lagu tixgeliyaa daraasaddan. Tamarta ionization waa halbeeg muhiim ah oo lagu cabbirayo fal-celinta qaabka la bartay. Tamarta loo baahan yahay si elektarooni looga dhaqaajiyo hal dhibic oo ka mid ah molecule una wareejiyo xad la'aan waxaa loo yaqaan tamarta ionization. Waxay u taagan tahay heerka ionization (tusaale ahaan fal-celinta) ee molecule. Inta ay tamartu sareeyso, ayaa falcelinta hoos u dhacaysaa. Natiijooyinka IE ee 3PVA-(C10)2NaAlg oo la falgalaya cutubyada glycerol 1, 2, 3, 4 iyo 5 waxay ahaayeen -9.256, -9.393, -9.393, -9.248 iyo -9.323 eV, siday u kala horreeyaan, halka IE-yada glycerol iyo 3PVA-(C10)2NaAlg ay ahaayeen -5.157 iyo -9.341 eV, siday u kala horreeyaan. Maadaama ku darista glycerol ay keentay hoos u dhac ku yimaada qiimaha IP-ga, fal-celinta molecular-ka ayaa korodhay, taas oo kor u qaadaysa ku habboonaanta molecule-ka PVA/NaAlg/glycerol ee qalabka elektiroonigga ah.
Sharaxaadda shanaad ee Shaxda 3aad waa Log P, kaas oo ah logarithm-ka isku-dhafka qaybaha waxaana loo isticmaalaa in lagu qeexo in qaab-dhismeedka la baranayo uu yahay hydrophilic ama hydrophobic. Qiimaha Log P ee taban wuxuu tilmaamayaa molecule hydrophilic ah, taasoo la micno ah inay si fudud ugu milmayso biyaha oo ay si liidata ugu milmayso dareerayaasha dabiiciga ah. Qiimaha togan wuxuu tilmaamayaa habka lidka ku ah.
Iyada oo ku saleysan natiijooyinka la helay, waxaa lagu soo gabagabeyn karaa in dhammaan qaab-dhismeedyadu ay yihiin kuwo biyo-mareen ah, maadaama qiimayaashooda Log P (3PVA-(C10)2Na Alg − 1Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 2Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 3Gly, 3PVA-(C10)2Na Alg − 4Gly iyo 3PVA-(C10)2Na Alg − 5Gly) ay yihiin -3.537, -5.261, -6.342, -7.423 iyo -8.504, siday u kala horreeyaan, halka qiimaha Log P ee glycerol uu yahay -1.081 oo keliya iyo 3PVA-(C10)2Na Alg uu yahay -3.100 oo keliya. Taas macnaheedu waa in sifooyinka qaab-dhismeedka la baranayo ay isbeddeli doonaan marka molecules-ka biyaha lagu daro qaab-dhismeedkiisa.
Ugu dambeyntii, kala-goysyada dhammaan qaab-dhismeedka ayaa sidoo kale lagu xisaabiyaa heerka PM6 iyadoo la adeegsanayo hab nus-empirical ah. Horey ayaa loo sheegay in kala-goysyada badankoodu ay ku xiran yihiin arrimo kala duwan. Qodobka ugu muhiimsan waa mugga qaab-dhismeedka la daraaseynayo. Dhammaan qaab-dhismeedka ku lug leh nooca ugu horreeya ee isdhexgalka u dhexeeya 3PVA iyo 2NaAlg (is-dhexgalka wuxuu dhacaa iyada oo loo marayo lambarka atomka kaarboon 10), kala-goysyada waxaa lagu hagaajiyaa ku darista glycerol. Kala-goysyadu waxay ka kordhaan 29.690 Å ilaa 35.076, 40.665, 45.177, 50.239 iyo 54.638 Å sababtoo ah isdhexgalka cutubyada 1, 2, 3, 4 iyo 5 glycerol. Sidaas darteed, waxaa la ogaaday in molecule-ka moodeelka leh polarizability-ka ugu sarreeya uu yahay 3PVA-(C10)2NaAlg−5Gly, halka molecule-ka moodeelka leh polarizability-ka ugu hooseeya uu yahay 3PVA-(C10)2NaAlg, kaas oo ah 29.690 Å.
Qiimaynta sharraxayaasha QSAR waxay muujisay in qaab-dhismeedka matalaya 3PVA-(C10)2NaAlg − 5Gly uu yahay kan ugu falcelinta badan is-dhexgalka ugu horreeya ee la soo jeediyay.
Habka isdhexgalka labaad ee u dhexeeya qalabka PVA trimer iyo NaAlg dimer, natiijooyinku waxay muujinayaan in kharashkoodu uu la mid yahay kuwa lagu soo jeediyay qaybtii hore ee isdhexgalka koowaad. Dhammaan qaab-dhismeedyadu waxay leeyihiin eber koronto oo koronto ah, taasoo la macno ah inay dhammaantood ku jiraan xaaladda dhulka.
Sida ku cad Shaxda 4, qiimayaasha TDM (lagu xisaabiyay heerka PM6) ee Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg ayaa ka kordhay 11.581 Debye ilaa 15.756, 19.720, 21.756, 22.732, 15.507, iyo 15.756 markii Term 1 Na Alg − 3PVA-Mid 1 Na Alg uu la falgalay 1, 2, 3, 4, 5, iyo 6 cutub oo glycerol ah. Si kastaba ha ahaatee, tamarta guud way hoos u dhacdaa marka tirada unugyada glycerol ay korodho, marka Term 1 Na Alg − 3PVA- Mid 1 Na Alg ay la falgasho tiro cayiman oo unugyo glycerol ah (1 ilaa 6), tamarta guud waa − 996.985, − 1129.013, − 1267.211, − 1321.775, − 1418.964, iyo − 1637.432 eV, siday u kala horreeyaan.
Fursadda isdhexgalka labaad, IP, Log P iyo polarizability ayaa sidoo kale lagu xisaabiyaa heerka PM6 ee aragtida. Sidaa darteed, waxay tixgeliyeen saddex sharraxaad oo ugu awoodda badan falcelinta molecular. Qaab-dhismeedka matalaya End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg oo la falgalaya cutubyada glycerol ee 1, 2, 3, 4, 5 iyo 6, IP wuxuu ka kordhaa −9.385 eV ilaa −8.946, −8.848, −8.430, −9.537, −7.997 iyo −8.900 eV. Si kastaba ha ahaatee, qiimaha Log P ee la xisaabiyay ayaa hoos u dhacay sababtoo ah balaastikada End 1 Na Alg-3PVA-Mid 1 Na Alg oo leh glycerol. Marka heerka glycerol-ku uu ka kordho 1 ilaa 6, qiimayaashiisu waxay noqdaan -5.334, -6.415, -7.496, -9.096, -9.861 iyo -10.53 halkii ay ka ahaan lahaayeen -3.643. Ugu dambeyntii, xogta heerka glycerol-ku waxay muujisay in kordhinta heerka glycerol-ku ay keentay kororka heerka 1aad ee 1aad ee 1aad ee 3PVA- Mid 1aad ee 1aad ee 1aad ee 1aad ee 1aad ee 1aad ee 3PVA- Mid 1aad ee 1aad ee 1aad ee 31.703 Å ilaa 63.198 Å ka dib markii lala falgalay 6 cutub oo glycerol ah. Waa muhiim in la ogaado in kordhinta tirada cutubyada glycerol-ka ee suurtogalnimada isdhexgalka labaad la sameeyo si loo xaqiijiyo in kasta oo tirada badan ee atamka iyo qaab-dhismeedka adag, haddana waxqabadka wali wuu sii fiicnaanayaa iyadoo la kordhinayo heerka glycerol-ka. Sidaa darteed, waxaa la dhihi karaa in qaabka PVA/Na Alg/glycerin ee la heli karo uu qayb ahaan beddeli karo baytariyada lithium-ion, laakiin cilmi-baaris iyo horumarin dheeraad ah ayaa loo baahan yahay.
Aqoonsiga awoodda isku xidhka dusha sare ee adsorbate iyo qiimaynta isdhexgalka gaarka ah ee u dhexeeya nidaamyada waxay u baahan tahay aqoon ku saabsan nooca isku xidhka ee u dhexeeya laba atam, kakanaanta isdhexgalka intermolecular iyo intramolecular, iyo qaybinta cufnaanta elektroonka ee dusha sare iyo nuugaha. Cufnaanta elektroonka ee barta muhiimka ah ee isku xidhka (BCP) ee u dhaxaysa atamka is-dhexgalka ayaa muhiim u ah qiimaynta xoogga isku xidhka ee falanqaynta QTAIM. Inta cufnaanta dallacaadda elektroonka ay sareeyso, ayaa is-dhexgalka covalent uu sii xasilloon yahay, guud ahaanna, cufnaanta elektroonka ayaa sii sarreysa meelahan muhiimka ah. Intaa waxaa dheer, haddii cufnaanta tamarta elektroonka guud (H(r)) iyo cufnaanta dallacaadda Laplace (∇2ρ(r)) ay ka yar yihiin 0, tani waxay muujinaysaa jiritaanka isdhexgalka covalent (guud). Dhanka kale, marka ∇2ρ(r) iyo H(r) ay ka weyn yihiin 0.54, waxay muujinaysaa jiritaanka isdhexgalka aan covalent (qolof xiran) sida isku xidhka hydrogen oo daciif ah, xoogga van der Waals iyo isdhexgalka elektroonka. Falanqaynta QTAIM waxay muujisay dabeecadda isdhexgalka aan isku xidhnayn ee qaab-dhismeedka la bartay sida ku cad Jaantusyada 7 iyo 8. Iyada oo lagu saleynayo falanqaynta, molecules-ka moodeelka ee matalaya 3PVA −2Na Alg iyo Term 1 Na Alg −3PVA –Mid 1 Na Alg waxay muujiyeen xasillooni ka sarreysa molecules-ka la falgalaya cutubyada glycine ee kala duwan. Tani waa sababta oo ah tiro ka mid ah isdhexgalka aan isku xidhnayn ee aadka ugu badan qaab-dhismeedka alginate sida isdhexgalka elektrostatic-ka iyo xidhmooyinka haydarojiinku waxay awood u siinayaan alginate inay xasiliso isku-dhafka. Intaa waxaa dheer, natiijooyinkayagu waxay muujinayaan muhiimadda isdhexgalka aan isku xidhnayn ee u dhexeeya 3PVA −2Na Alg iyo Term 1 Na Alg −3PVA –Mid 1 Na Alg moodeellada moodeellada iyo glycine, taasoo muujinaysa in glycine ay door muhiim ah ka ciyaarto wax ka beddelka jawiga elektaroonigga ah ee guud ee isku-dhafka.
Falanqaynta QTAIM ee molecule-ka moodeelka 3PVA − 2NaAlg oo la falgalaya (a) 0 Gly, (b) 1 Gly, (c) 2 Gly, (d) 3 Gly, (e) 4 Gly, iyo (f) 5Gly.