计算化学公社

标题: 求助有关甲醇溶剂热解PVDF的计算问题 [打印本页]

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RENO    时间: 2025-12-6 16:15
标题: 求助有关甲醇溶剂热解PVDF的计算问题
本帖最后由 RENO 于 2025-12-6 16:15 编辑

各位老师,学生目前在尝试使用Gaussian计算研究锂电池中常用粘结剂PVDF[聚偏氟乙烯,结构为:-(CH2-CF2)n-],在240摄氏度甲醇溶剂热环境下的解聚反应机制。目前考虑从两个反应机制着手计算:

这个反应路径大概是在溶剂热条件下生成的甲醇自由基从PVDF链上CH2基团上抽掉H原子,生成一个稳定的碳自由基并促使相邻的CF2基团上的F原子脱离形成C=C双键,然后一旦形成一个 C=C双键双键,它就会活化下一个CH2基团上的 H原子,使其更容易被抽掉。反应就这样像拉拉链一样反应下去,PVDF从而失效。

这个反应是学生想到在PVDF链中,大概有占总量的5%-10%的单元处于错误的接驳状态,可能是-CH2-CH2-、-CF2-CF2-这样的头接头尾接尾状态,这样的缺陷链处,可能导致C-C的解离键能削弱,因此可能PVDF链直接发生热均裂,并不断β裂解产生偏氟乙烯单元(VDF),PVDF分子量不断下降以及失效。

计算相关:

参数设置:建立PVDF四聚体,并用甲基封装避免端基效应,在UM062X/6-311+G(d,p) 级别下进行计算,计算环境为SCRF=(SMD,Solvent=Methanol) Temperature=513.15,此外所有开放壳层体系(自由基和过渡态)均使用非限制性 UDFT方法,并进行了自旋期望值 S^2 检查。

热力学与动力学计算:C-C键热均裂的BDE根据等式△HBDE=HT(A·)+HT(B·)一HT(A-B)计算,其中所有焓值均在T=513.15K(240°C)下进行热力学校正。

                               β-裂解和HF消除的活化自由能△G通过过渡态理论TST导出,计算公式为△G=GT(TS)-GT(R),采用Opt(TS)关键词搜索TS,并使用频率分析验证,确保TS具有且仅有一个虚频。通过IRC路径分析确认TS正确连接反应物和产物。反应速率常数通过Shermo程序进行矫正并结合艾林方程计算。

想请教老师们的问题:
1.学生的计算思路和方法是否合理?
2.学生在计算PVDF·自由基β裂解时,搜索过渡态并计算反应活化自由能,但是所得△G为负,是否表明这是一个熵驱动(T△S项主导)的无垒反应,反应速率很大?

恳请各位老师解惑,谢谢




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wzkchem5    时间: 2025-12-7 12:27
必须做构象搜索,如果是随手画的结构,即使结构优化收敛、无虚频、波函数稳定也不够。参见https://www.koushare.com/video/details/192997
建议用DLPNO-CCSD(T)等方法计算高精度单点能
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RENO    时间: 2025-12-7 13:27
wzkchem5 发表于 2025-12-7 12:27
必须做构象搜索,如果是随手画的结构,即使结构优化收敛、无虚频、波函数稳定也不够。参见https://www.kous ...

好的,谢谢王老师




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