КВАНТОВО-ХИМИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ АДСОРБЦИИ ГИДРОКСИД-ИОНА НА МЕТАЛЛАХ IB ГРУППЫ ИЗ ВОДНЫХ РАСТВОРОВИ. В. Нечаев, А. В. Введенский Воронежский государственный университет Университетская пл. 1, Воронеж, 394006, Россия Поступила в редакцию 09.07.2008 г.Изучено взаимодействие гидроксид-иона с (001), (011) и (111) гранями Cu, Ag и Au в газовой фазе и бесконечно разбавленном водном растворе в рамках теории функционала плотности (DFT B3LYP). Адсорбционные поверхности моделировались n-атомными кластерами (n = 10–18), наличие растворителя учитывалось в рамках комбинированной молекулярно-континуальной модели, при этом влияние полярного диэлектрического окружения описывалось с помощью модели самосогласованного реактивного поля растворителя – COSMO. Установлены состав и структура гидратированного аниона OH–, а также рассчитана его энергия гидратации, неплохо согласующаяся с экспериментальными данными. Выявлен относительный вклад природы металла, ориентации кристаллической грани и адсорбционного положения в формировании адсорбционных характеристик, рассчитаны геометрические параметры хемосорбционной связи и степень частичного переноса заряда. Сравнительный анализ полученных результатов показывает, что адсорбционное положение on top, которое в случае газофазной адсорбции является наименее энергетически выгодным, в водном растворе оказывается преимущественным, что объясняется повышенной устойчивостью адсорбционного комплекса для on top-позиции. PACS: 68.43.-h Список литературы - Fleischer A., Lander J.J. Zink-silver oxide batteries. N.Y.: Wiley, 1971.
- Strbac S., Adzic R.R. // J. Electroanal. Chem. 1996. V. 403. P. 169.
- Angerstein-Kozlowska A., Conway B.E., Hamelin A. // J. Electroanal. Chem. 1990. V. 277. P. 233.
- Sun S.-G., Chen A. // Electrochim. Acta. 1994. V. 39. P. 969.
- Canepa M. et al. // Surface Sci. 1995. V. 343. P. 176.
- Borbach M., Stenzel W., Conrad H., Bradshaw A.M. // Surface Sci. 1997. V. 377–379. P. 796.
- Bedurftig K. et al. // J. Chem. Phys. 1999. V. 111. P. 11147.
- Chen A., Lipkowski J. // J. Phys. Chem. B. 1999. V. 103. P. 682.
- Berna A., Climent V., Feliu J.M. // Electrochem. Comm. 2007. V. 9. P. 2789.
- Magnussen O.M. // Chem. Rev. 2002. V. 102. P. 679.
- Yang H., Whitten J.L. // Surface Sci. 1989. V. 223. P. 131.
- Hu Z., Nakatsuji H. // Surface Sci. 1999. V. 425. P. 296.
- Koper M.T.M., van Santen R.A. // J. Electroanal. Chem. 1999. V. 472. P. 126.
- Patrito E.M., Paredes-Olivera P. // Surface Sci. 2003. V. 527. P. 149.
- Roques J., Anderson A.B. // J. Electrochem. Soc. 2004. V. 151. P. E85.
- Kokh D.B., Buenker R.J., Whitten J.L. // Surface Sci. 2006. V. 600. P. 5104.
- Taylor C.D., Kelly R.G., Neurock M. // J. Electroanal. Chem. 2007. V. 607. P. 167.
- Эмсли Дж. Элементы. М.: Мир, 1993. 256 с.
- Becke A.D. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 1372.
- Becke A.D. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 5648.
- Frisch M.J. et al. Gaussian 03 (Rev. C.02). Pittsburgh: Gaussian, Inc., 2003.
- Rassolov V.A., Pople J.A., Ratner M.A., Windus T.L. // J. Chem. Phys. 1998. V. 109. P. 1223.
- Wadt W.R., Hay P.J. // J. Chem. Phys. 1985. V. 82. P. 284.
- Hay P.J., Wadt W.R. // J. Chem. Phys. 1985. V. 82. P. 299.
- Barone V., Cossi M. // J. Phys. Chem. A. 1998. V. 102. P. 1995.
- Mulliken R.S. // J. Chem. Phys. 1961. V. 36. P. 3428.
- Adzic R.R. // J. Electroanal. Chem. 1984. V. 165. P. 105.
- Кузнецов Ан.М., Маслий А.Н., Шапник М.С. // Электрохимия. 2000. Т. 36. С. 1477.
- Thiel P.A., Madey T.E. // Surface Sci. Rep. 1987. V. 7. P. 211.
- Henderson M.A. // Surface Sci. Rep. 2002. V. 46. P. 1.
- Morgenstern M., Michely T., Comsa G. // Phys. Rev. Lett. 1996. V. 77. P. 703.
- Firment L.E., Somorjay G.A. // J. Chem. Phys. 1975. V. 63. P. 1037.
- Firment L.E., Somorjay G.A. // Surface Sci. 1979. V. 84. P. 275.
- Morgenstern K., Nieminen J. // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 88. P. 066102.
- Morgenstern K., Rieder K.-H. // J. Chem. Phys. 2002. V. 116. P. 5746.
- Mitsui T. et al. // Science. 2002. V. 297. P. 1850.
- Haq S., Harnett J., Hodgson A. // Surface Sci. 2002. V. 505. P. 171.
- Meng S., Xu L.F., Wang E.G., Gao S. // Phys. Rev. Lett. 2002. V. 89. P. 176104.
- Stuve E.M., Madix R.J., Sexton B.A. // Surface Sci. 1981. V. 111. P. 11.
- Valette G. // J. Electroanal. Chem. 1982. V. 139. P. 285.
- Klaua M., Madey T.E. // Surface Sci. Lett. 1984. V. 136. P. L42.
- Bange K., Madey T.E., Sass J.K., Stuve E.M. // Surface Sci. 1987. V. 183. P. 334.
- Au C.-T., Breza J., Roberts M.W. // Chem. Phys. Lett. 1979. V. 66. P. 340.
- Ignaczak A., Gomes J.A.N.F. // J. Electroanal. Chem. 1997. V. 420. P. 209.
- Ribarsky M.W., Luedtke W.D., Landman U. // Phys. Rev. B. 1985. V. 32. P. 1430.
- Meng S., Wang E.G., Gao S. // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 195404.
- Holloway S., Bennemann K.H. // Surface Sci. 1980. V. 101. P. 327.
- Kuznetsov An.M., Nazmutdinov R.R., Shapnik M.S. // Electrochim. Acta. 1989. V. 34. P. 1821.
- Neves R.S. et al. // J. Electroanal. Chem. 2007. V. 609. P. 140.
- Ranea V.A. et al. // Phys. Rev. B. 2004. V. 69. P. 205411.
- Trasatti S. // J. Electroanal. Chem. 1992. V. 329. P. 237.
- Doubova L.M. et al. // Russ. J. Electrochem. 2002. V. 38. P. 20.
- Васильев В.П. и др. // Журн. физ. химии. 1960. Т. 34. № 8. С. 1763.
- Химия и периодическая таблица / Под ред. Сайто К. М.: Мир, 1982. 320 c.
- Bockris J.O'M., Reddy A.K.N. Modern electrochemistry. V. 1. Ionics. N.Y., London: Plenum Press, 1993.
- Дамаскин Д.Д., Петрий О.А., Цирлина Г.А. Электрохимия. М.: Химия, Колос, 2006.
- Эйзенберг Д. Структура и свойства воды. Л.: Химия, 1975.
PII: S0044185609040020
|