Russian Journal of Physical Chemistry ARussian Journal of Physical Chemistry AЖурнал физической химии0044-45373034-5537The Russian Academy of Sciences66903710.31857/S0044453724030127QPGBNLPHYSICAL CHEMISTRY OF NANOCLUSTERS, SUPRAMOLECULAR STRUCTURES, AND NANOMATERIALSФИЗИЧЕСКАЯ ХИМИЯ НАНОКЛАСТЕРОВ, СУПРАМОЛЕКУЛЯРНЫХ СТРУКТУР И НАНОМАТЕРИАЛОВResearch ArticleМеханизм связи нанокластера гидратированного диоксида титана с акваионом кальцияМеханизм связи нанокластера гидратированного диоксида титана с акваионом кальцияМихайловГ. П.
Russian Federation
gpmikhailov@mail.ruУфимский университет науки и технологий0903202498310811427022025Copyright ©; 2024, Russian Academy of SciencesCopyright ©; 2024, Российская академия наук2024Russian Academy of SciencesРоссийская академия наукhttps://journals.eco-vector.com/0044-4537/article/view/669037

Методом теории функционала плотности в приближении B3LYP/6-31g(d,p) выполнен расчет равновесной геометрии, волновых функций и проведено квантово-топологическое исследование электронной плотности супрамолекулярных комплексов [Ca(H2O)6]2+[(TiO2)n] (n = 1, 10‒16) и [Ca(H2O)6]2+[(TiO2)10(H2O)m] (m = 2, 8‒10) с различным количеством молекул воды в гидратной оболочке кластера (TiO2)10. Установлено, что связывание акваиона кальция с изолированным (TiO2)n или гидратированным (TiO2)10 происходит преимущественно за счет образования межмолекулярных водородных связей O-H…O молекул воды гидратной оболочки [Ca(H2O)6]2+ с атомами кислорода кластера диоксида титана. Рассчитаны энергии, и показана высокая динамическая стабильность H-связей между акваионом кальция и нанокластером диоксида титана.

Методом теории функционала плотности в приближении B3LYP/6-31g(d,p) выполнен расчет равновесной геометрии, волновых функций и проведено квантово-топологическое исследование электронной плотности супрамолекулярных комплексов [Ca(H2O)6]2+[(TiO2)n] (n = 1, 10‒16) и [Ca(H2O)6]2+[(TiO2)10(H2O)m] (m = 2, 8‒10) с различным количеством молекул воды в гидратной оболочке кластера (TiO2)10. Установлено, что связывание акваиона кальция с изолированным (TiO2)n или гидратированным (TiO2)10 происходит преимущественно за счет образования межмолекулярных водородных связей O-H…O молекул воды гидратной оболочки [Ca(H2O)6]2+ с атомами кислорода кластера диоксида титана. Рассчитаны энергии, и показана высокая динамическая стабильность H-связей между акваионом кальция и нанокластером диоксида титана.

нанокластердиоксид титанаакваион кальциятеория функционала плотностиводородная связьLanin S.N., Vlasenko E.V., Kovaleva N.V. et al. // Russ. J. Phys. Chem. A. 2008. V. 82. № 12. P. 2152. DOI: 10.1134/S0036024408120315.Armitage D.A., Mihoc R., Tate T.J. et al. //Appl. Surf. Sci. 2007. V. 253. № 8. P. 4085. DOI: 10.1016/j.apsusc.2006.09.006.Bader R.F.W. Atoms in Molecules. A Quantum Theory. Oxford: Clarendon Press, 1990. 458 p.Oranskaуa A., Schwingenschlogl U. // Adv. Energy Mater. 2019. V. 9. P. 1901411. DOI: 10.1002/aenm.201901411.Mikhailov G.P. // Russ. J. Inorg. Chemi. 2018. V. 63. P. 197. DOI: 10.1134/S0036023618020158.Mikhailov G.P. // J. Appl. Spectrosc. 2019. Vol. 86. № 4. P. 705. DOI: 10.1007/s10812-019-00882-6.Frisch M.J., Trucks G.W., Schlegel H.B. et al. Gaussian 09. Revision D.01. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2013.Zheng-Wang Q., Kroes G.-J. // J. Phys. Chem. C. 2007. V. 111. № 45. P. 16808. DOI: 10.1021/jp073988t.Zhurko Z.A. Chemcraft. Version 1.6 [site]. URL: www.chemcraftprog.com.Keith T.A. AIMAll (Version. 10.05.04). http: // aim.tkgristmill.com. 5.Rudolph W.W., Irmer G. // Dalton Trans. 2013. V. 42. P. 3919. DOI: 10.1039/c2dt31718d.Persson I. // Pure Appl. Chem. 2010. V. 82. № 10. P. 1901. DOI: 10.1351/PAC-CON-09-10-22.Mikhailov G.P. // J. Appl. Spectrosc. 2021. V. 88. № 5. P. 924. DOI: 10.1007/s10812-021-01260-x.McIntyre N.S., Thompson K.R., Weltner W.Jr. // J. Phys. Chem. 1971. V. 75. P. 3243.Burdett J., Hughbanks T., Miller G. et al. // J. Am. Chem. Soc. 1987. V. 109. P. 3639.Bischoff M., Biriukov D., Předota M. et al. // J. Phys. Chem. C. 2021. V. 125. № 45. P. 25261. DOI: 10.1021/acs.jpcc.1c07191.Guobing Z., Liangliang H. // Mol Simul. 2021. V. 47. № 10‒11. P. 925. DOI: 10.1080/08927022.2020. 1786086.Dáire D. O’Carroll, Niall N. English // Appl. Sciences. 2022. V. 12. P. 780. DOI: 10.3390/app12020780.Mingjie W., Yong W. // Chin. J. Chem. Eng. 2021. V. 31. P. 67. DOI: 10.1016/j.cjche.2020.10.028.Margineda J., Niall N.J. English // Mol. Phys. 2020. V. 118. № 9. DOI: 10.1080/00268976.2020.1725166.Espinosa E., Molins N.J., Lecomte C. // Chem. Phys. Letters. 1998. V. 285. № 3. P. 170. DOI: 10.1016/S0009-2614(98)00036-0