مطالعه محاسباتی خواص فیزیکی و شیمیایی تعدادی از رنگینه های نشانده بر روی الیاف با استفاده از روشهای تابعی چگالی و تابعی چگالی وابسته به زمان

ویژگی های ساختاری، پیوندی و الکترونی همتافت های رنگینه های آنتراکینون و 1-آریل آزو-2-نفتول و سلولز i? با استفاده از روش b3lyp/6-31g** براساس ساختارهای بهینه شد? جزئی و کامل مطالعه شده است. نتایج به دست آمده برای همتافت های رنگین? آنتراکینون و سلولز نشان می دهند که جهت گیری مولکول آنتراکینون روی صفح? سلولز اثر کمی روی فاصل? متوسط بهینه شده و انرژی الکترونی تشکیل دارد. علاوه بر این، ارتقاء مجموع? پایه از 6-31g* به 6-31g** و اثر آزاد گذاشتن تعدادی از گروه های عاملی سلولز در بهینه سازی همتافتی از رنگینه-آنتراکینون/سلولز مطالعه شده است. مقادیر محاسبه شده ثابت های تعادل تاتومری، kt، و هندس? همتافت های بهینه شده رنگینه های آزو نشان می دهند که تاتومر هیدرازون (hy) هر رنگین? آزو جذب قوی تری از تاتومر آزو (a) ایجاد می کند. تاتومر hy در حالت آنیونی ( ) قوی ترین برهمکنش را با سطح سلولز نشان می دهد. مطابق با تحلیل های اوربیتال پیوند طبیعی (nbo)، یک جابجایی بار قابل ملاحظه بین گروه های عاملی و رنگینه ها و سطح سلولز رخ می دهد که می تواند به عنوان منبع اصلی انرژی برهمکنش بزرگ رنگینه-سلولز تلقی شود. تحلیل های نظریه اتم ها در مولکول ها (aim) وجود پیوندهای هیدروژنی و وان دروالسی را بین رنگینه های آزو و سلولز تایید می کند. علاوه بر این، یک توافق بسیار خوب بین تعداد پیوندهای هیدروژنی و انرژی های برهمکنش رنگینه-سلولز مشاهده شده است. طیف های جذبی الکترونی برای پائین ترین ده حالت برانگیخته و نمودارهای سطوح مرزی هم چگالی از اوربیتال های پیشین رنگینه ها در حالت گازی، طرح i، رنگینه ها در حالت محلول، طرح i+cpcm، رنگینه های جذب شده بر روی سطح سلولز (همتافت های رنگینه/سلولز) طرح ii و همتافت های رنگینه/سلولز با برهمکنش های برد بلند با محیط سلولزی، طرح ii+cpcm با روش های تابعی چگالی وابسته به زمان (td-dft) و طرح پیوسته قطبش پذیر شبه رسانا (cpcm) در سطح نظری b3lyp/6-31g** محاسبه و مطالعه شده اند. با افزایش ثابت دی الکتریک محیط، ?، از 1 به 5 (وارد کردن اثر حلال با محاسبات cpcm) و افزایش ممان دوقطبی حل شونده ها، قدرت نوسانگر انتقالات الکترونی متناظر با max? افزایش می یابد. طیف های الکترونی محاسبه شده پیش بینی می کنند که رنگینه های آزو جذب شده تقریباً به رنگ زرد و با قدرت رنگی عالی مشاهده می شوند. در توافق با مشاهدات تجربی، نتایج نشان می دهند که رنگینه های یونی به دلیل داشتن برهمکنش های الکتروستاتیکی و انتقال بار قوی تر با محیط سلولزی، رنگینه های مناسبی برای فرایند رنگرزی الیاف سلولزی هستند. علاوه براین، پیش بینی می شود که یک محیط قلیایی، فرایند رنگرزی الیاف سلولزی با رنگینه های آزو را تسهیل کند. جابجایی شیمیایی تشدید مغناطیس هسته ای (nmr) برای رنگینه های آزو در حالت گازی و حالات جذب شده و مخلوط تعادلی تاتومری آن ها در سطح نظری b3lyp/6-31g** محاسبه شده است. جابجایی شیمیایی nmr محاسبه شده برای هم? هسته های درگیر، انتقال بار و تشکیل پیوند هیدروژنی را تایید می کند. واکنش پذیری رنگینه های آزو و همتافت های سلولزی آن ها نسبت به اکسیژن مولکولی یگانه، 1o2، براساس نظری? اوربیتال مولکولی مرزی بررسی شده است. نتایج نشان می دهد که برای رنگینه های مطالعه شده غالباً واکنش های الکترون دوستی با عامل اکسید کنند? 1o2 به عنوان الکترون دوست، رخ می دهد. تاتومرهای 1-آریل آزو-2-نفتول با استخلاف (هسته دوست های نرم) و همتافت های آن ها با سلولز واکنش پذیری کم تری با 1o2 نشان می دهند و تحت کنترل ترمودینامیکی هستند؛ در حالی که تاتومرهای 1-آریل آزو-2-نفتول با استخلاف (هسته دوست های سخت) و همتافت های سلولزی آن ها نسبتاً واکنش پذیر و تحت کنترل سینتیک واکنش هستند. مطابق با نظریه اوربیتال مولکولی مرزی، رنگینه های آزو و همتافت های سلولزی موقعیت های حساس مشابه برای حمل? 1o2 دارند. مطالعات ترمودینامیکی نشان می دهند که واکنش های تجزی? نوری به استثناء واکنش حلقه افزایی تاتومرهای هیدرازون، گرمازا و خودبخودی هستند. محاسبات td-dft پدید? رنگ پریدگی را در طی واکنش تجزی? نوری تایید می کند.