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 96
- Downloads 0
Вплив прищеплених метоксисилільних груп на взаємодію поверхні кремнезему з диметилкарбонатом
Методом теорії функціонала густини з функціоналами B3LYP та M06-2x, а також в межах теорії збурення Меллера–Плесета другого порядку з базисним набором 6-31G(d,р) виконані розрахунки енергетичних параметрів (енергії актив...
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...
Пориста структура порошків нанорозмірного боразографену
Досліджено структурні особливості порошків нанорозмірного боразографену (t-BNg.). Результати показали, що в процесі очистки порошок t-BNg стає мікро-, мезо-пористим (монодисперсним) з вузьким розподілом мезопори в діапаз...
Рассеяние света на шероховатой поверхности кварца синусоидальной формы, покрытой тонким слоем золота
Описана численная процедура расчета рассеяния света на шероховатой поверхности кварца, покрытой тонким слоем золота. Использован конечно-элементный подход для решения двумерного векторного уравнения Гельмгольца. Профиль...
Магніточутливі поліфункціональні нанокомпозити на основі магнетиту і гідроксиапатиту для застосування в онкології
Систематизовано та узагальнено результати досліджень, спрямованих на розвиток концепції створення магніточутливих нанокомпозитів (НК) з багаторівневою ієрархічною наноархітектурою типу ядро-оболонка та функціями медико-б...