Моделирование нековалентных взаимодействий кубовых красителей с фрагментами нитрида углерода

Ксения Владимировна Матвеева, Екатерина Владимировна Барташевич, Дмитрий Анатольевич Жеребцов

Аннотация


В целях изучения возможности модификации нитрида углерода производными полициклических ароматических углеводородов методами теории функционала плотности выполнено моделирование фрагмента слоя структуры C3N4, представленной тремя гептазиновыми звеньями, соединенными аминогруппами. Рассмотрены молекулярные комплексы такого фрагмента с двумя кубовыми красителями: бордо Д и золотисто-желтый ЖХД. Показано, что молекулы красителей комплементарны полости кармана, но исследуемые комплексы не являются плоскими. Вычислены и сравнены энергии взаимодействия и энергии водородных связей в комплексах.

Ключевые слова


нитрид углерода; мелем; кубовый бордо; кубовый золотисто-желтый

Полный текст:

PDF

Литература


Dai H., Gao X., Liu E., Yang Y., Hou W., Kang L., Fan J., Hu X.Synthesis and Characterization of Graphitic Carbon Nitride Sub-Microspheres Using Microwave Method under Mild Condition. Diamond and Related Materials, 2013, vol. 38, pp. 109–117. DOI: 10.1016/j.diamond.2013.06.012

Zheng Y., Jiao Y., Zhu Y., Li L.H., Han Y., Chen Y., Du A., Jaroniec M., Qiao S.Z. Hydrogen Evolution by a Metal-Free Electrocatalyst. Nature Communications, 2014, vol. 5. DOI: 10.1038/ncomms4783

Ong W.J., Tan L.L., Ng Y.H., Yong S.T., Chai S.P. Graphitic Carbon Nitride (g-C3N4)-Based Photocatalysts for Artificial Photosynthesis and Environmental Remediation: are We a Step Closer to Achieving Sustainability? Chemical Reviews, 2016, vol. 116, no. 12, pp. 7159–7329. DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00075

Liu J., Liu Y., Liu N., Han Y., Zhang X., Huang H., Lifshitz Y., Lee S.-T., Zhong J., Kang Z. Metal-Free Efficient Photocatalyst for Stable Visible Water Splitting via a Two-Electron Pathway. Science, 2015, vol. 347, no. 6225, pp. 970–974. DOI: 10.1126/science.aaa3145

Tay Q., Kanhere P., Ng C.F., Chen S., Chakraborty S., Huan A.C.H., Sum T.C., Ahuja R., Chen Z. Defect Engineered g-C3N4 for Efficient Visible Light Photocatalytic Hydrogen Production. Chemistry of Materials, 2015, vol. 27, no. 14, pp. 4930–4933. DOI: 10.1021/acs.chemmater.5b02344

Wang X., Maeda K., Thomas A., Takanabe K., Xin G., Carlsson J.M., Domen K., Antonietti M. A Metal-Free Polymeric Photocatalyst for Hydrogen Production from Water under Visible Light. Nature Materials, 2009, vol. 8, no. 1, pp. 76–80. DOI: 10.1038/nmat2317

Tyborski T., Merschjann C., Orthmann S., Yang F., Lux-Steiner M.C. Schedel-Niedrig Th. Tunable Optical Transition in Polymeric Carbon Nitrides Synthesized via Bulk Thermal Condensation. Journal of Physics Condensed Matter, 2012, vol. 24, no. 16. DOI: 10.1088/0953-8984/24/16/162201

Liu G., Niu P., Sun C., Smith S.C., Chen Z., Lu G.Q.M., Cheng H. Unique Electronic Structure Induced High Photoreactivity of Sulfur-Doped Graphitic C3N4. Journal of the American Chemical Society, 2010, vol. 132, no. 33, pp. 11642–11648. DOI: 10.1021/ja103798k

Bojdys M.J., Müller J.O., Antonietti M., Thomas A. Ionothermal Synthesis of Crystalline, Condensed, Graphitic Carbon Nitride. Chemistry – A European Journal, 2008, vol. 14, no. 27, pp. 8177–8182. DOI: 1701.00873v1

Ong W.J., Tan L.L., Ng Y.H., Yong S.T., Chai S.P. Graphitic Carbon Nitride (g-C3N4)-Based Photocatalysts for Artificial Photosynthesis and Environmental Remediation: are We a Step Closer to Achieving Sustainability? Chemical Reviews, 2016, vol. 116, no. 12, pp. 7159–7329. DOI: 10.1021/acs.chemrev.6b00075

Yang F., Lublow M., Orthmann S., Merschjann C., Tyborski T., Rusu M., Kubala S., Thomas A., Arrigo R., Hävecker M., Schedel-Niedrig T. Metal-Free Photocatalytic Graphitic Carbon Nitride on p-Type Chalcopyrite as a Composite Photocathode for Light-Induced Hydrogen Evolution. ChemSusChem, 2012, vol. 5, no. 7, pp. 1227–1232.DOI: 10.1002/cssc.201100691

Liu G., Niu P., Sun C., Smith S.C., Chen Z., Lu G.Q.M., Cheng H. Unique Electronic Structure Induced High Photoreactivity of Sulfur-Doped Graphitic C3N4. Journal of the American Chemical Society, 2010, vol. 132, no. 33, pp. 11642–11648. DOI: 10.1021/ja103798k

Perdew J.P., Burke K., Ernzerhof M. Generalized Gradient Approximation Made Simple. Physical Review Letters, 1996, vol. 77, no. 18, pp. 3865–3868. DOI: 10.1103/PhysRevLett.77.3865

Kresse G., Furthmüller J. Efficiency of Ab-Initio Total Energy Calculations for Metals and Semiconductors Using a Plane-Wave Basis Set. Computational Materials Science, 1996, vol. 6, no. 1, pp. 15–50. DOI: 10.1016/0927-0256(96)00008-0

Perdew J.P., Wang Y. Accurate and Simple Analytic Representation of the Electron-Gas Correlation Energy. Physical Review B, 1992, vol. 45, no. 23, pp. 13244–13249. DOI: 10.1103/PhysRevB.45.13244

Clark S.J., Segall M.D., Pickard C.J., Hasnip P.J., Probert M.I.J., Refson K., Payne M.C. First Principles Methods Using CASTEP. Zeitschrift für Kristallographie, 2005, vol. 220, no. 5, pp. 567–570. DOI: 10.1524/zkri.220.5.567.65075.

Ceperley D.M., Alder B.J. Ground State of the Electron Gas by a Stochastic Method. Physical Review Letters, 1980, vol. 45, no. 7, pp. 566–569. DOI: 10.1103/PhysRevLett.45.566

Ortmann F., Bechstedt F., Schmidt W.G. Semiempirical van der Waals Correction to the Density Functional Description of Solids and Molecular Structures. Physical Review B – Condensed Matter and Materials Physics, 2006, vol. 73, no. 20, pp. 1–10. DOI: 10.1103/PhysRevB.73.205101

Heyd J., Scuseria G.E., Ernzerhof M. Erratum: Hybrid Functionals Based on a Screened Cou-lomb Potential. (Journal of Chemical Physics (2003) 118 (8207)). Journal of Chemical Physics, 2006, vol. 118, no. 18, pp. 8207–8215. DOI:10.1063/1.2204597

Burke K., Werschnik J., Gross E.K.U. Time-Dependent Density Functional Theory: Past, Pre-sent, and Future. The Journal of Chemical Physics, 2005, vol. 123, no. 6, pp. 62206. DOI: 10.1063/1.1904586

Cramer C.J. Essentials of computational chemistry: theories and models. John Wiley & Sons, 2013. 618 p.

Espinosa E., Molins E., Lecomte C. Hydrogen Bond Strengths Revealed by Topological Anal-yses of Experimentally Observed Electron Densities. Chemical Physics Letters, 1998, vol. 285,

pp. 170–173. DOI: 10.1016/S0009-2614(98)00036-0

AIMAll (Version 17.11.14), Todd A. Keith, TK Gristmill Software, Overland Park KS, USA, 2017.


Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.