Влияние структуры протонных ионных жидкостей на их физико-химические свойства: компьютерное моделирование и эксперимент

Ионные жидкости рассматривают как "дизайнерские" растворители (designer solvents), потому что варьирование природы катионов и анионов в их составе, а также изменение длины алкильной цепи, ее разветвления и функционализации позволяет синтезировать соли с различными физико-химическими свойствами для конкретной области применения. Интерес к протонным ионным жидкостям (ПИЖ) как подклассу ионных жидкостей, наблюдаемый в последнее время, обусловлен тем, что они имеют в своем составе "активный" (подвижный) протон, что и определяет их высокую протонную проводимость и позволяет использовать при создании протонпроводящих мембран для водородных топливных элементов. Несмотря на наличие в мировой научной литературе материала по синтезу и свойствам многочисленных классов ионных жидкостей, в том числе протонных, дизайн новых ионных жидкостей "целевого назначения" (task-specific) и модификация свойств уже известных материалов с целью улучшения их физико-химических и транспортных характеристик продолжает оставаться актуальной задачей. Дальнейшее развитие таких материалов зависит от фундаментального понимания взаимосвязи "структура–свойство", которое требует применение комплексного подхода, сочетающего экспериментальные и расчетные методы исследования. Несмотря на давний и обоснованный интерес исследователей к ионным жидкостям, детальное понимание особенностей их структурирования, а также установление связи микроскопических характеристик с параметрами, измеряемыми в эксперименте, пока не достигнуто. Данный проект направлен на установление корреляций «структура–свойство» для протонных ионных жидкостей с алкиламмониевыми катионами с целью выявление соединений, являющихся потенциальными допантами для мембран топливных элементов. На основе полученных расчетными и экспериментальными методами результатов и имеющихся литературных данных будет впервые проведено достаточно полное исследование взаимосвязи свойств широкого ряда протонных алкиламмониевых ионных жидкостей с их строением. Будут выявлены основные закономерности влияния катиона и аниона в составе ионных жидкостях на их структурные и физико-химические характеристики.