Elementary acts of the reaction of molecular oxygen recovery over nitrogen-doped sp2-carbon cluster: quantum chemical study
Journal Title: Поверхня - Year 2017, Vol 24, Issue 9
Abstract
Density functional theory (B3LYP, 6-31 G**) was used to calculate the spatial and electronic structure of the oxygen molecule complexes with the coronene molecule and its nitrogen-containing analog, where two nitrogen atoms are in the para positions of the central hexagon. Within the framework of an assumption that the mentioned molecules mimic a pure carbon and nitrogen-containing graphene-like structures, the equilibrium structures and energis of formation of all the intermediate compounds arising when four electrons and four protons are sequentially added to the adsorption complex of the O2 molecule are determined. It has been shown that the catalytic activity of nitrogen-doped graphene in the oxygen reduction reaction can be explained by a combination of several factors, namely, a decrease in the band gap of the nitrogen-containing cluster as compared to the initial pure carbon cluster as well as the activation of carbon atoms adjacent to the interstitial N atoms. Calculation of the energies of the individual stages of addition of each of four electrons and protons testifies to the spontaneous flow of the oxygen reduction over the nitrogen-containing cluster.
Authors and Affiliations
E. N. Demyanenko, O. S. Karpenko, V. V. Lobanov, N. T. Kartel
Keywords
Related Articles
- EP ID EP592029
- DOI 10.15407/Surface.2017.09.014
- Views 86
- Downloads 0
Нестехиометрический оксид кремния SiOx (x < 2)
Обзор посвящен анализу экспериментально и теоретически полученных данных относительно методов синтеза, структуры и свойств нестехиометрического оксида кремния SiOx (x<2) в широком диапазоне содержания кислорода. Описаны...
Механические свойства полиэпоксидных композитов с окисленным графеном и их химическая стойкость
Исследованы полимерные композитные материалы на основе эпоксидной смолы, наполненной окисленным графеном в виде блоков с микрометровой базисной поверхностью и нанометровой толщиной при концентрации наполнения 1, 2 и 5 ма...
Квантовохимический анализ протолитических свойств первичных частиц кремнезема от ихнего состава и пространственного строения
Высокодисперсный кремнезем благодаря своим уникальным свойствам получил широкое использование как сорбент и носитель лекарственных средств в различных областях медицины, биотехнологии и т. Для разработки новых сорбентов...
Синтез та властивості магніточутливих поліфункціональних нанокомпозитів для застосування в онкології
Наведено результати досліджень, спрямованих на розвиток концепції створення магніточутливих нанокомпозитів (НК) з багаторівневою ієрархічною наноархітектурою та функціями медико-біологічних нанороботів. Синтезовані нанор...
Synthesis and adsorption properties of cobalt-carbon nanocomposites on the basis of sunflower seed husks
Impregnation of sunflower seed husks with cobalt chloride with subsequent pyrolysis at 800 °C in an argon atmosphere allows obtaining metal-carbon magnetosensitive nanocomposites with developed microporosity. This m...