АТОМИСТИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ГЛУБОКИХ ЭВТЕКТИЧЕСКИХ РАСТВОРИТЕЛЕЙ НА ОСНОВЕ ХОЛИН ХЛОРИДА И ГЛИЦЕРИНА И ИХ КОМПЛЕКСООБРАЗОВАНИЯ С АММИАКОМ ДЛЯ СЕНСОРНЫХ ПРИМЕНЕНИЙ

Аммиак – вредный загрязнитель воздуха, часто выбрасываемый промышленными предприятиями, сельскохозяйственными предприятиями и предприятиями по переработке отходов, представляющий серьезную угрозу для здоровья человека и окружающей среды. Поэтому разработка чувствительных, селективных и долговечных датчиков аммиака имеет решающее значение для точного мониторинга качества воздуха. Глубокие эвтектические растворители (ГЭР) на основе хлорида холина и глицерина представлены как привлекательные сенсорные среды благодаря их сильной способности к образованию водородных связей, настраиваемым физико-химическим характеристикам и экологической безопасности. Для изучения атомистических взаимодействий между аммиаком и ГЭР на основе хлорида холина и глицерина были использованы расчеты DFT. Была проведена оптимизация геометрии для определения наиболее стабильных комплексов ГЭР-аммиак, после чего были проведены обширные исследования электронной структуры. Перераспределение заряда было визуализировано с помощью карт молекулярного электростатического потенциала (МЭП), которые также позволили определить предпочтительные места взаимодействия для адсорбции аммиака. Анализ заряда по Малликену предоставил количественную информацию о путях переноса заряда во время образования комплекса, в то время как исследование граничных молекулярных орбиталей (HOMO-LUMO) показало изменения электронных характеристик, имеющих отношение к эффективности сенсора. Результаты показывают сильные и направленные взаимодействия между аммиаком и компонентами DES, которые преимущественно регулируются водородными связями и электростатическими силами, что приводит к заметным изменениям электронной структуры при присоединении аммиака. Эти результаты демонстрируют пригодность DES на основе хлорида холина и глицерина в качестве активных материалов для сенсоров аммиака. Будущие исследования будут сосредоточены на динамическом моделировании, влиянии температуры и экспериментальной проверке, чтобы связать атомистические открытия с практической разработкой сенсоров.

1. Булатников А. Ф., Зеленин В. П. Емкостный сенсор. – 1989.

2. Ермаков С. С., Гурская А. В. Кислородный сенсор. – 2011.

3. Хофмайр К., Мони А., Нагель Х. Индуктивный сенсор.

4. Ермаков С. С., Гурская А. В. Кислородный сенсор. – 2011.

5. Середа Т. В. Сенсор для анализа жидкости // Образование, наука и молодежь-2020. – 2020. – С. 699–701.

6. Казаков А. П., Сердюк И. В., Блохин И. К. Термокаталитический сенсор. – 2005.

7. Феофанова, Мариана Александровна, и др. Сенсор для определения соталола. – 2014.

8. Кормош Ж. и др. Потенциометрический сенсор для определения кетопрофена // Химико-фармацевтический журнал. – 2021. – Т. 55. – №. 12. – С. 61–64.

9. Басиладзе Г. Д. и др. Магнитооптический сенсор.

10. Кормош Ж. и др. Потенциометрический сенсор для определения напроксена // Химико-фармацевтический журнал. – 2021. – Т. 55. – №. 1. – С. 62–64.

11. Memar Z.O., Moosavi M. Ammonium-based deep eutectic solvents for sustainable CO₂ capture: insights from DFT, COSMO-RS, and MD simulations // Physical Chemistry Chemical Physics. – 2026. – Vol. 28. – No. 2. – P. 1429– 1446.

12. Wang Q., Wang Y., Sun X., Wei L., Wei L., Zhai S., Hao J. Constructing ternary deep eutectic solvents with multiple sites for ammonia storage // International Journal of Hydrogen Energy. – 2022. – Vol. 47. – No. 80. – P. 34102–34111.

13. Zhong F.Y., Zhou L., Shen J., Liu Y., Fan J.P., Huang K. Rational design of azole-based deep eutectic solvents for highly efficient and reversible capture of ammonia // ACS Sustainable Chemistry & Engineering. – 2019. – Vol. 7. – No. 16. – P. 14170–14179.

14. Bertrand E., Himdi M., Rondeau D., Castel X., Delhaye T., Paquin L. The use of deep eutectic solvents as a promising approach in the design of microwave-based green gas sensors // RSC Sustainability. – 2024. – Vol. 2. – No. 4. – P. 1067–1073.

15. Kazarina O.V., Agieienko V.N., Petukhov A.N., Vorotyntsev A.V., Atlaskina M.E., Atlaskin A.A., Kryuchkov S.S., Markov A.N., Nyuchev A.V., Vorotyntsev I.V. Deep eutectic solvents composed of urea and new salts of a choline family for efficient ammonia absorption // Journal of Chemical & Engineering Data. – 2021. – Vol. 67. – No. 1. – P. 138–150.