SWCNTlarning kovalent funktsionalizatsiyasi: H va F atomi

b
c
a
12
(5, 5) (6, 6) (7, 7) (8, 8) (9, 9) (10, 10)
10
5.0
4.5
(6, 6)
8
3.0
(9, 9) (10, 10)
4.5
kreslo SWCNT
4.0
18
kreslo SWCNT
3.5
Zigzag SWCNT
Zigzag SWCNT
14
20
5.5
22
2.5
8
(5, 5)
14
18
5.5
5.0
16
(10, 0) (12, 0) (14, 0) (16, 0) (18, 0) (20, 0)
10
3.5
(7, 7) (8, 8)
2.5
4.0
(10, 0) (12, 0) (14, 0) (16, 0) (18, 0) (20, 0)
16
6.0
3.0
12
22
20
d
52
40-rasm Uglerod atomidagi piramidallanish burchagining
(a, b) o'zgarishi va kreslo
(a, c ) va zigzag
(b, d) SWCNTsning ikkita qo'shni uglerod atomlari orasidagi -orbital noto'g'ri joylashish burchagi (c, d).
Kreslo trubasidagi aylana bog'lanish va zigzag trubkasidagi eksenel bog'lanishning
uglerod atomlari
uchun -orbital noto'g'ri joylashish burchagi nolga teng (Ma'lumotlar Niyogi va boshq.
(2002)
ma'lumotnomasidan olingan).
TC Dinadayalane va J. Leszczynski
Piramidallanish burchagi (daraja)
p-orbitalning noto'g'ri joylashishi
Piramidallanish burchagi (daraja)
p-orbitalning noto'g'ri joylashishi
va Leszczynski
2009;
Dinadayalane va boshqalar.
2007b;
Kaczmarek va boshqalar.
2007;
Nikitin va boshqalar.
2005;
Ormsby
va King
2007;
Yang va boshqalar.
2006c;
Chjan va
boshqalar.
2006).
Eksperimental tadqiqotlar SWCNTs yuzasida H atomlarining kimyosorbtsiyasini
DOEning vodorod saqlash maqsadiga erishish uchun istiqbolli yondashuv sifatida xabar qildi
(Nikitin va boshq.
2005;
Zhang va boshq.
2006).
SWCNTs yuzasida vodorod atomlarining
kimyosorbtsiyalari o'rganildi (Dinadayalane va Leszczynski
2009;
Dinadayalane va boshq.
2007b;
Kaczmarek va boshq.
2007;
Ormsby va King
2007;
Yang va boshq.
2006c).
H atomlari tomonidan SWCNTlarning kovalent funktsionalizatsiyasi dolzarb mavzudir.
Shunday
qilib, biz har xil turdagi SWCNTlarda vodorod kimyosorbsiyasining kvant kimyoviy tadqiqotlarini
muhokama qilamiz.
Yang va boshqalar. DFT va ONIOM hisob-kitoblaridan foydalangan holda, ochiq uchli chekli
o'lchamdagi (5,0), (7,0) va (9,0) zigzagda atom vodorod(lar)ining xemosorbtsiyasini o'rgandi va
Machine Translated by Google
Grafen plitasi va zigzag SWCNTs (tashqi devorda kimyosorblangan H atomlari) o'rtasida
kimyosorbsiya energiyasining sezilarli darajada og'ishi xabar qilindi.
Kichik diametrli
SWCNTsli H atomlarining xemisorbtsiyalari grafen varag'iga qaraganda ancha qulayroq
ekanligi aniqlandi (Yang va boshq.
2006c).
(5,5) kresloli SWCNTs ( 41-
rasm;
Yang va boshq.
2006c).
Ular egrilik ta'sirini o'rganish
uchun nanonaychalar uchun olingan bog'lanish energiyasini model grafen varag'i natijalari
bilan solishtirdilar. SWCNTlarning tashqi devoriga H atomlarining xemisorbtsiyalari ichki
devorlarga qaraganda qulayroq ekanligi ma'lum qilindi. H kimyosorbsiyasi ichki
(endohedral) va tashqi (ekzoedral) qo'shilishda naycha diametri va
spirallik yoki xirallikka
kuchli bog'liqdir. Yagona H atomi qo'shilgan taqdirda, SWCNT bilan H kimyosorbsiyasi
uchun reaktsiya energiyasi bo'lgan bog'lanish energiyasi (xemisorbtsiya energiyasi)
naycha diametrining oshishi bilan kamayadi.
ning tashqi yuzasida vodorod xemisorbsiyasi (Er) uchun reaksiya energiyalari
Biz bitta vodorodli kimyosorbtsiyani, ikkita vodorod atomining
kimyosorbtsiyasi uchun
pozitsiyalarni (ya'ni, 1-2, 1-2', 1-3 yoki 1-4 pozitsiyalarni) (3,3) hisobga olgan holda
tekshirdik. 9 va 15 uglerod atomi qatlamlarining 4,4), (5,5) va (6,6) kresloli SWCNTs.
Bizning tadqiqotimizda ko'rib chiqilgan 15 ta uglerod qatlamining SWCNTlari
42
-rasmda
ko'rsatilgan . SWCNT ning tashqi devoriga H atomlarining qo'shilishi (ekzoedral qo'shilish)
faqat bizning tadqiqotimizda ko'rib chiqildi. Biz geometriyani to'liq optimallashtirish uchun
B3LYP/6-31G(d) darajasidan foydalangan holda DFT hisob-kitoblarini amalga oshirdik.
Cheklangan uzunlikdagi SWCNTlar osilgan aloqalarni oldini olish uchun vodorod atomlari bilan qoplangan.
(5,0) va (7,0) SWCNTlarning ichki va tashqi devorlarida ikkita vodorod atomining
kimyosorbsiyasida ikkita vodorod atomi qo'shni
pozitsiyalarda emas, balki muqobil
pozitsiyalarda bog'lanishni afzal ko'radi. Bu ikki vodorod atomi qo'shni pozitsiyalarni
egallaganida to'planish effekti bilan bog'liq edi. (5,0) SWCNT holatida, o'nta vodorod
atomining kimyosorbtsiyasi (33% qamrab olish) kimyosorbtsiya
energiyasining kattaligini
pasaytiradi, bu esa qoplanishning 50% gacha oshishi bilan kamayadi. Zigzag
SWCNTlardagi vaziyatga o'xshab, ikkita vodorod atomi grafen varag'idagi qo'shni joylarga
emas, balki muqobil uglerod joylariga biriktirishni afzal ko'radi.
Uglerodning asosiy strukturaviy, elektron va kimyoviy xossalari...
53