МОДЕЛИРОВАНИЕ ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ ЗОЛОТЫХ И ЗОЛОТО-МЕДНЫХ НАНОЧАСТИЦ С ВОДОРОДОМ

Н. В. Дохликова; А. К. Гатин; C. Ю. Сарвадий; С. А.  Озерин; Е. И.  Руденко; М. В. Гришин; Б. Р.  Шуб

doi:10.25514/CHS.2019.Special.1

Н. В. Дохликова Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-9009-667X
А. К. Гатин Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0003-2421-8808
C. Ю. Сарвадий Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0003-3748-0135
С. А. Озерин Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-3201-6977
Е. И. Руденко Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-5763-3461
М. В. Гришин Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0001-6464-3572
Б. Р. Шуб Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Федеральный исследовательский центр химической физики им. Н.Н. Семенова Российской академии наук, Москва, Россия https://orcid.org/0000-0002-3728-1403

DOI: https://doi.org/10.25514/CHS.2019.Special.1

Ключевые слова: наночастицы, золото, медь, биметаллы, водород, адсорбция, взаимодействие, теория функционала плотности, моделирование, сканирующая туннельная микроскопия, Оже-спектроскопия.

Аннотация

Гидрирование наночастиц может являться ключевой стадией обезвреживания опасных химических веществ, в том числе монооксида углерода. В работе представлены результаты квантово-химического моделирования процесса гидрирования золотых и биметаллических золото-медных наночастиц на примере их взаимодействия с атомарным водородом при варьировании элементного состава кластера и мест адсорбции атома водорода. Предсказаны эффекты взаимодействия кластеров Au и Cu с атомарным водородом, которые были подтверждены результатами исследования адсорбционных свойств указанных наночастиц с помощью методик сканирующей туннельной микроскопии и спектроскопии. Показано, что водород устойчиво хемосорбируется на наночастицах. По данным DFT-моделирования адсорбции водорода установлено, что изменения электронной структуры биметаллической наносистемы могут способствовать повышению химической активности, например, в реакциях нанокатализа.

Литература

Tsai C.-H., Xu M., Kunal P. et al. // Catal. Today. 2018. V. 306. P. 81. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cattod.2017.01.046.

Wang Q., Wang W., Yan B. et al. // Chem. Eng. J. 2017. V. 326. P. 182. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cej.2017.05.110.

Gao W., Li F., Huo H. et al. // Mol. Catal. 2018. V. 448, P. 63. DOI: https://doi.org/10.1016/j.mcat.2018.01.028.

Groß A. // Top. Catal. 2006. V. 37. No. 1. P. 29. DOI: https://doi.org/10.1007/s11244-006-0005-x.

Zhao J., Jin R. // Nano Today. 2018. V. 18. P. 86. DOI: https://doi.org/10.1016/j.nantod.2017.12.009.

Nigam S., Sahoo S.K., Sarkar P. et al. // Chem. Phys. Lett. 2013. V. 584. P. 108. DOI: https://doi.org/10.1016/j.cplett.2013.08.009.

Ma L., Laasonen K., Akola J. // J. Phys. Chem. C. 2017. V. 121. Is. 20. P. 10876. DOI: https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.6b12054.

Shi J. // Chem. Rev. 2013. V. 113. No. 3. P. 2139. DOI: https://doi.org/10.1021/cr3002752.

Dokhlikova N.V., Kolchenko N.N., Grishin M.V. et al. // Rossiiskie nanotekhnologii [Nanotechnologies in Russia]. 2016. V. 11. No. 1-2. P. 7 [in Russian].

Grishin M.V., Gatin A.K., Dokhlikova N.V. et al. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2019. V. 13. No. 1. P. 9. DOI: 10.1134/S1990793118060167.

Rathna R., Varjani S., Nakkeeran E. // J. Environ. Manage. 2018. V. 223. P. 797. DOI: https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2018.06.095.

Grishin M.V., Gatin A.K., Sarvadii S.Yu.,Shub B.R. // Rossiiskie nanotekhnologii [Nanotechnologies in Russia]. 2017. V. 12. No. 11-12. P. 15 [in Russian].

Giannozzi P., Baroni S., Bonini N. et al. // J. Phys.: Condens. Matter. 2009. V. 21. P. 395502. DOI: https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502.

Ozaki T., Kino H. // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. Is. 19. P. 195113. DOI: https://doi.org/10.1103/PhysRevB.69.195113.

http://www.openmx-square.org/ (accessed 18.06.2019).

Gill P.E., Murray W., Wright M.H. Practical Optimization. Academic Press, 1981.

Hammer B. // Top. Catal. 2006. V. 37. No. 1. P 3. DOI: https://doi.org/10.1007/s11244-006-0004-y.

Hammer B., Norskov J. K. // Nature. 1995. V. 376. Is. 6537. P. 238. DOI: https://doi.org/10.1038/37623.

Kirsankin A.A., Grishin M.V., Sarvadii S.Yu. et al. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2017. V. 11. No. 3. P. 521. DOI: https://doi: 10.1134/S1990793117030186.

Gatin A.K., Grishin M.V., Dokhlikova N.V. et al. // Rossiiskie nanotekhnologii [Nanotechnologies in Russia]. 2018. V. 13. No. 9-10. P. 3 [in Russian].

Gatin A.K., Grishin M.V., Sarvadii S.Yu. et al. // Rus. J. Phys. Chem. B. 2018. V. 12. No. 2. P. 317. DOI: https://doi: 10.1134/S1990793118020069.

Tahir D., Tougaard S. // J. Phys.: Condensed Mater. 2012. V. 24. P. 175002. DOI: https://doi:10.1088/0953-8984/24/17/175002.

Koffyberg F.P., Benko F.A. // J. Appl. Phys. 1982. V. 53. Is. 2. P. 1173. DOI: https://doi.org/10.1063/1.330567.