Bazı sülfonlanmış poliimid yapılarının teorik hesaplanması ve deneysel karşılaştırılması

Abstract

Bu çalışmamızda yeni tip membran oluşturacak ve yakıt hücresinde kullanma özelliğine sahip olan polimerik malzeme sentezlenmiştir. Bu amaçla 4,4-diamino-2,2'-stilbendisülfonik asidin, 1,4,5,8 naftalentetrakarboksilik dianhidrit, 3,3',4,4'-bifeniltetracarboksilik dianhidritin kondenzasyon reaksiyonundan sülfonik asit grubu ihtiva eden poliimidler sentezlenmiştir. Polimer elektrolit yakıt hücresinde membran olarak kullanılma özelliğini veren sülfon grupları ile fonksiyonel hale getirilen bu polimerler NMR, UV-VIS ve FT-IR spektroskopik analizler ile karakterize edilmiştir. Elde edilen veriler sülfonlanmış poliimidlerin oluşumunu iyi bir şekilde desteklemektedir. Geometrik yapıların temel seti B3LYP / 6-311G+ (d, p) olan elektronik özelliklerine dayalı detaylı bir DFT ve TD-DFT çalışması sunuyoruz. Polimer molekülleri oligomer yapılarına sahip olduğundan teorik çalışmalara uygun olması açısından monomer ve dimer olarak ele alınmıştır. Ek olarak, Doğal Bağ Orbitalleri (NBOs), nonlineer orbitaller (NLO), HOMO – LUMO enerji boşluğu ve Haritalı moleküler Elektrostatik Potansiyel (MEP) yüzeyleri gibi moleküler orbital hesaplamaları da yapıldı. Hesaplamada HOMO-LUMO analizine dayalı enerji boşluğu (Δ), iyonizasyon potansiyeli (I)Elektron ilgisi (A), Küresel Sertlik (η), Kimyasal Potansiyel (μ), Elektrofillik (ω), Elektronegativite(χ) ve Polarize edilebilirlik (α) gibi parametreler elde edildi. Titreşim analizlerine dayanarak bileşiğinin termodinamik özellikleri de hesaplandı.

In this work, we have synthesized a polymeric material that will form a new type of membrane and have the ability to be used in the fuel cell. For this purpose, 4,4'-diamino-2,2'-stilbenedisulfonic acid, 1,4,5,8 naphthalene tetracarboxylic dianhydride, 3,3 ', 4,4'-biphenyltetracarboxylic polyimides containing sulfonic acid group were synthesized by condensation reaction . These polymers were characterized by NMR, UV-VIS and FT-IR spectroscopic analyzes technique, which are functionalized with sulfonic groups which are used as membranes in the polymer electrolyte fuel cell. The obtained data well supports the formation of sulfonated polyimides.We offer a detailed HF and DFT study based on the electronic features of the basic set of geometric structures B3LYP / 6-311G + (d, p). In addition, molecular orbital calculations such as Natural Bond Orbitals (NBOs), HOMO - LUMO energy gap and maped molecular electrostatic potential (MEP) surfaces were also performed. Energy gap based on HOMO-LUMO analysis (Δ), ionization potential (I) Electron affinity (A), Spherical Hardness (η), Chemical Potential (μ), Electrophilization (ω), Electronegativity (χ) and Polarization (α) parameters were obtained. Based on the vibration analysis, the thermodynamic properties of the compound were also calculated.