Quantum mechanical and experimental investigation of the electrochemical properties of N-substituted pyrrole derivatives
N-sübstitüye pirol türevlerinin elektrokimyasal özelliklerinin kuantum mekaniksel ve deneysel incelenmesi
- Tez No: 222763
- Danışmanlar: PROF. DR. A. SEZAİ SARAÇ, Y.DOÇ.DR. NURCAN TÜZÜN
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya, Mühendislik Bilimleri, Polimer Bilim ve Teknolojisi, Chemistry, Engineering Sciences, Polymer Science and Technology
- Anahtar Kelimeler: N-sübstitüye Pirol Monomerleri, İletken Polimerler, YFT, Elektropolimerizasyon, N-substituted Pyrrole Monomers, Conducting Polymers, DFT, Electropolymerization
- Yıl: 2007
- Dil: İngilizce
- Üniversite: İstanbul Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Polimer Bilim ve Teknolojisi Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 100
Özet
Bu çalışmada, çeşitli pirol N-sübstitüye türevlerinin hesaplamalı ve elektrokimyasal yöntemlerle bulunan özellikleri arasında oluşturulabilecek korelasyonlar incelenmiştir. Bu amaçla N-sübstitüye pirol monomerleri YFT (Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi) B3LYP/6-31+G* metoduyla optimize edilerek, buradan 3 boyutlu yapısı, yük dağılımı, spin yoğunluğu, moleküler orbital enerjileri gibi birçok bilgi üretilmiştir. Bütün monomerler aynı şartlar altında elektrokimyasal yöntemlerle polimerleştirilmeye çalışılmıştır. Elde edilen sayısal değerlerle, CV datalarından bulunan deneysel oksidasyon potansiyelleri, redüksiyon potansiyelleri, iletkenlik değerleri kıyaslanarak aralarındaki korelasyonlar bulunmuştur. Hesaplamalı yöntemlerle, monomerlerin en kararlı geometrileri bulunmuştur. Fenilpirol monomeri ile heptafenilpirole kadar gidilerek polimerin 3 boyutlu yapısına ait bilgi edinilmiştir. Oligomer hesaplamalarından faydalanılarak ise polimerin iyonizasyon potansiyeli, bant aralığı gibi özellikleri hakkında bilgi elde edilmiştir. Elektrokimyasal polimerleşme esnasında oluşan radikalik merkezin lokasyonu belirlenerek, polimerleşmenin monomerin hangi atomu üzerinden ilerleyebileceği hakkında çeşitli hesaplamalar yapılmıştır. Bazı Nsübstitüye pirol türevlerinin hammett parametreleri ile hesaplamalı yöntemlerle elde edilen sayısal değerleri arasındaki ilişki incelenmiştir. Ayrıca bu çalışmada, monomer üzerinde sübstitüyen etkisi ayrıntılı olarak incelenmiştir. Hesaplamalı yöntemlerle elde edilen HOMO, SOMO, HOMOSOMO değerleri ile deneysel elde edilen Ea, Ec, Ea-Ec, E1/2, Ia, Ic, Ia/Ic değerler arasında korelasyonlar oluşturulmuştur. Böylece pirol N-sübstitüye türevlerinin elektronik özellikleri ile elektrokimyasal davranışları arasında bir ilişki aranarak, sübstitüyenin bu ilişkiye etkisi incelenmiştir. Elde edilen korelasyonlar ve sübstitüyenin monomerin elektrokimyasal davranışlarını nasıl etkilediğinin bilinmesi istenilen ürünün sentezlenmesinde yol gösterici olabilecektir. Ayrıca, elde edilen sonuçların literatür ile uyumlu olmasından yola çıkılarak, bu tür sistemler için B3LYP/6-31+G* baz setli YFT (Yoğunluk Fonksiyonel Teorisi) metodunun güvenilir bir metot olduğu sonucuna varılmıştır.
Özet (Çeviri)
In this study, a correlation between the calculated and the experimentally found properties of a set of pyrrole monomers was built up. With this purpose, a number of N-substituted pyrroles, have been optimized with the DFT B3LYP/6- 31+G* method and experimental electrochemical data were produced by enforcing these monomers to electropolymerize exactly at the same conditions. In calculations most stable geometries for monomers are found. The dimers and oligomer geometries of M1 up to n=7 have been obtained. The polymer properties were obtained from oligomer calculations by plotting the results, against inverse chain length and extrapolating to infinity. This calculation provided to calculate the bandgap and IP values. Spin density calculations in cation radicals of all N-pyrrole derivatives were performed to provide information on the site of propagation of polymerization. The relationship between hammett parameters and theoretically calculated values were sought in N-pyrrole derivatives. The main attention was concentrated on the effect of substituent on monomer properties. The effect of substituents on calculated molecular orbital energy values and the experimentally found properties from cyclic voltammetry was discussed. Calculations provide to understand the effect of the nature of substituent on electrochemical properties. The correlations demonstrated that the calculated HOMO, SOMO, HOMO-SOMO values would be correlated succesfully to experimental data such as Ia/Ic, Ea, Ec. These correlations may guide in designing of new monomers. Having results that are in accordance with literature, DFT methodology with B3LYP/6-31+G* basis set can be concluded to be a reliable method to treat systems of this kind.
Benzer Tezler
- Batarya elektrolit materyali ve optoelektronik aygıt olarak iyonik sıvıların yapısal özelliklerinin incelenmesi
Investigation of the structural properties of ionic liquids as battery electrolyte material and optoelectronic device
KÜRŞAT ARDUÇ
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
EnerjiSinop ÜniversitesiDisiplinlerarası Nükleer Enerji ve Enerji Sistemleri Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MUSTAFA KARAKAYA
- Steroid olmayan anti-inflamatuar ilaç (NSAİİ) etken maddelerinin korozyonu önleme özelliklerinin kuantum mekaniksel yöntemlerle ve deneysel olarak incelenmesi
Quantum mechanical and experimental investigations of corrosion inhibition properties of nonsteroidal anti-inflammatory agents (NSAIDs)
FİLİZ KAYADİBİ GÜNAY
Doktora
Türkçe
2016
Fizik ve Fizik MühendisliğiKocaeli ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. SEDA GÜNEŞDOĞDU SAĞDINÇ
- Yıldız tipi elektroaktif monomerlerin deneysel ve kuantum kimyasal hesaplama yöntemleri ile spektroskopik özelliklerinin incelenmesi
Investigation of spectroscopic properties of star type electroactive monomers using experimental and quantum chemical calculation methods
EYLEM ÇELİK
Doktora
Türkçe
2021
Fizik ve Fizik MühendisliğiPamukkale ÜniversitesiFizik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEVGİ ÖZDEMİR KART
- Ultrasonik sprey piroliz (USP) yöntemi ile nano yapılı kurşun oksit üretimi ve karakterizasyonu
Production and characterization of nano structured lead oxide via ultrasonic spray pyrolysis (USP)
BURAK AŞIK
Yüksek Lisans
Türkçe
2012
Metalurji Mühendisliğiİstanbul Teknik ÜniversitesiMetalurji ve Malzeme Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SEBAHATTİN GÜRMEN
- Computational design and analysis of nanostructured materials for neuromorphic engineering
Neuromorfik mühendislik için nano yapılı malzemelerin hesaplamalı tasarımı ve analizi
AYKUT TURFANDA
Doktora
İngilizce
2024
Mühendislik Bilimleriİstanbul Teknik ÜniversitesiNanobilim ve Nanomühendislik Ana Bilim Dalı
PROF. DR. HİLMİ ÜNLÜ