ВЛИЯНИЕ АТОМОВ АЗОТА НА УГЛЕРОДНЫЕ НАНОТРУБКИ ПРИ РАЗНЫХ ТЕМПЕРАТУРАХ
Ключевые слова:
двухслойная углеродная нанотрубка, адсорбция азота, молекулярная динамика, хиральность.Аннотация
Углеродные нанотрубки, адсорбированные азотом, привлекают большое внимание в области
материаловедения благодаря своим уникальным свойствам и возможностям применения. Поэтому в данной
работе было исследовано влияние различных температур (т.е. 300, 600 и 900 К) и давлений (1, 5 и 10 бар) на
адсорбцию атомов азота на двухслойные углеродные нанотрубки (ДСУНТ). Исследования были проведены
методом моделирования молекулярной динамики (МД) с использованием потенциала (ReaxFF). Результаты
исследований показывают, что влияние температуры и давления на достижение хорошей адсорбции атомов
азота на поверхности ДСУНТ велико, а лучший показатель адсорбции был при температуре 300 К и
давлении 10 бар, который составил 79 %. .
Данное исследование помогает понять взаимодействие ДСУНТ с атомами азота в зависимости от
внешних параметров.
Библиографические ссылки
S. Iijima, «Helical microtubules of graphitic carbon», Nature, t. 354, vol. 6348, pp. 56–58, 1991, doi:
1038/354056a0.
S. Iijima, «Carbon nanotubes: past, present, and future», Phys. B Condens. Matter, t. 323, vol. 1–4, pp. 1–5,
, doi: 10.1016/S0921-4526(02)00869-4.
D. Gupta, B. P. Choudhary, N. B. Singh, and N. S. Gajbhiye, «Carbon nanotubes: an overview», Emerg.
Mater. Res., т. 2, vol. 6, сс. 299–337, 2013, doi: 10.1680/emr.12.00043.
S. Frank, P. Poncharal, Z. L. Wang, and W. A. D. Heer, «Carbon Nanotube Quantum Resistors», Science, т.
, vol. 5370, pp. 1744–1746, 1998, doi: 10.1126/science.280.5370.1744.
S. J. Tans, A. R. M. Verschueren, and C. Dekker, «Room-temperature transistor based on a single carbon
nanotube», Nature, т. 393, vol. 6680, сс. 49–52, 1998, doi: 10.1038/29954.
A. Javey, J. Guo, Q. Wang, M. Lundstrom, and H. Dai, «Ballistic carbon nanotube field-effect transistors»,
Nature, т. 424, vol. 6949, pp. 654–657, 2003, doi: 10.1038/nature01797.
Y.-H. Li, S. Wang, Z. Luan, J. Ding, C. Xu, и D. Wu, «Adsorption of cadmium (II) from aqueous solution by
surface oxidized carbon nanotubes», Carbon, 41, vol. 5, pp. 1057–1062, 2003, doi: 10.1016/S0008-6223(02)00440-2.
G. Rao, C. Lu, и F. Su, «Sorption of divalent metal ions from aqueous solution by carbon nanotubes: A
review», Sep. Purif. Technol., 58, vol. 1, pp. 224–231, 2007, doi: 10.1016/j.seppur.2006.12.006.
L. Ai and all., «Removal of methylene blue from aqueous solution with magnetite loaded multi-wall carbon
nanotube: Kinetic, isotherm and mechanism analysis», J. Hazard. Mater., 198, pp. 282–290, 2011, doi:
1016/j.jhazmat.2011.10.041.
G. E. Froudakis, «Hydrogen storage in nanotubes & nanostructures», Mater. Today, т. 14, vol. 7–8, pp.
–328, 2011, doi: 10.1016/S1369-7021(11)70162-6.
B. O. Murjani, P. S. Kadu, M. Bansod, S. S. Vaidya and M. D. Yadav, «Carbon nanotubes in
biomedical applications: current status, promises, and challenges», Carbon Lett., 32, vol. 5, pp. 1207–1226, 2022, doi:
1007/s42823-022-00364-4.
T. Saliev, «The Advances in Biomedical Applications of Carbon Nanotubes», C, 5, vol. 2, p. 29, 2019,
doi: 10.3390/c5020029.
V. Negri, J. Pacheco-Torres, D. Calle, и P. López-Larrubia, «Carbon Nanotubes in Biomedicine», Top.
Curr. Chem., 378, vol. 1, p. 15, 2020, doi: 10.1007/s41061-019-0278-8.
S.-P. Ju and др., «A molecular dynamics study of the mechanical properties of a double-walled carbon
nanocoil», Comput. Mater. Sci., 82, pp. 92–99, 2014, doi: 10.1016/j.commatsci.2013.09.024.
V. Zólyomi and all., «Intershell interaction in double walled carbon nanotubes: Charge transfer and
orbital mixing», Phys. Rev. B, 77, vol. 24, p. 245403, 2008, doi: 10.1103/PhysRevB.77.245403.
M. Soto and all., «Effect of interwall interaction on the electronic structure of double-walled carbon
nanotubes», Nanotechnology, 26, vol. 16, p. 165201, 2015, doi: 10.1088/0957-4484/26/16/165201.
K. Fujisawa and all., «A Review of Double-Walled and Triple-Walled Carbon Nanotube Synthesis and
Applications», Appl. Sci., 6, vol. 4, p. 109, 2016, doi: 10.3390/app6040109.
T. Koretsune and S. Saito, «Electronic structures and three-dimensional effects of boron-doped carbon
nanotubes», Sci. Technol. Adv. Mater., 9, vol. 4, p. 044203, 2008, doi: 10.1088/1468-6996/9/4/044203.
K.-Y. Chun, H. S. Lee, and C. J. Lee, «Nitrogen doping effects on the structure behavior and the field
emission performance of double-walled carbon nanotubes», Carbon, 47, vol. 1, pp. 169–177, 2009, doi:
1016/j.carbon.2008.09.047.
Q. Wei, X. Tong, G. Zhang, J. Qiao, Q. Gong, and S. Sun, «Nitrogen-Doped Carbon Nanotube and
Graphene Materials for Oxygen Reduction Reactions», Catalysts, 5, vol. 3, pp. 1574–1602, 2015, doi:
3390/catal5031574.
E. N. Nxumalo и N. J. Coville, «Nitrogen Doped Carbon Nanotubes from Organometallic Compounds:
A Review», Materials, 3, vol. 3, pp. 2141–2171, 2010, doi: 10.3390/ma3032141.
S. H. De Paoli Lacerda, J. Semberova, K. Holada, O. Simakova, S. D. Hudson, and J. Simak, «Carbon
Nanotubes Activate Store-Operated Calcium Entry in Human Blood Platelets», ACS Nano, 5, vol. 7, pp. 5808–5813,
, doi: 10.1021/nn2015369.
H. Wu, D. Wexler, and H. Liu, «Effects of different palladium content loading on the hydrogen storage
capacity of double-walled carbon nanotubes», Int. J. Hydrog. Energy, 7, vol. 7, pp. 5686–5690, 2012, doi:
1016/j.ijhydene.2011.12.120.
M. Zou, Y. Aono, S. Inoue, и Y. Matsumura, «Response of Palladium and Carbon Nanotube
Composite Films to Hydrogen Gas and Behavior of Conductive Carriers», Materials, 13, vol. 20, p. 4568, 2020, doi:
3390/ma13204568.
D. Xia and all., «Extracting the inner wall from nested double-walled carbon nanotube by platinum
nanowire: molecular dynamics simulations», RSC Adv., 7, vol. 63, pp. 39480–39489, 2017, doi: 10.1039/C7RA07066G
F. Shojaie, «$$hbox {N}{2}$$ N2 adsorption on the inside and outside the single-walled carbon
nanotubes by density functional theory study», Pramana, 90, vol.1, p.4, 2018, doi: 10.1007/s12043-017-1498-5.
M. Jamshidi, M. Razmara, B. Nikfar, and M. Amiri, «First principles study of a heavily nitrogen-doped
(10,0) carbon nanotube», Phys. E Low-Dimens. Syst. Nanostructures, 103, pp. 201–207, 2018, doi:
1016/j.physe.2018.06.003.
C. Zhao, Y. Lu, H. Liu, и L. Chen, «First-principles computational investigation of nitrogen-doped
carbon nanotubes as anode materials for lithium-ion and potassium-ion batteries», RSC Adv., 9, vol. 30, pp. 17299–
, 2019, doi: 10.1039/C9RA03235E.
J. D. Correa, E. Florez, и M. E. Mora-Ramos, «Ab initio study of hydrogen chemisorption in nitrogendoped carbon nanotubes», Phys. Chem. Chem. Phys., т. 18, vol. 36, сс. 25663–25670, 2016, doi:
1039/C6CP04531F.
A. P. Thompson и др., «LAMMPS - a flexible simulation tool for particle-based materials modeling at
the atomic, meso, and continuum scales», Comput. Phys. Commun., 271, p. 108171, 2022, doi:
1016/j.cpc.2021.108171.
B. J. Alder and T. E. Wainwright, «Phase Transition for a Hard Sphere System», J. Chem. Phys., 27,
vol. 5, pp. 1208–1209, 1957, doi: 10.1063/1.1743957.
K. Chenoweth, A. C. T. Van Duin, and W. A. Goddard, «ReaxFF Reactive Force Field for Molecular
Dynamics Simulations of Hydrocarbon Oxidation», J. Phys. Chem. A, 112, vol. 5, pp. 1040–1053, 2008, doi:
1021/jp709896w.
G. Chenand all., «Chemically Doped Double-Walled Carbon Nanotubes: Cylindrical Molecular
Capacitors», Phys. Rev. Lett., 90, vol. 25, p. 257403, 2003, doi: 10.1103/PhysRevLett.90.257403.
J. Kürti, V. Zólyomi, M. Kertesz, and S. Guangyu, «The geometry and the radial breathing mode of
carbon nanotubes: beyond the ideal behaviour», New J. Phys., 5, pp. 125–125, 2003, doi: 10.1088/1367-2630/5/1/125.
H. J. C. Berendsen, J. P. M. Postma, W. F. Van Gunsteren, A. DiNola, and J. R. Haak, «Molecular
dynamics with coupling to an external bath», J. Chem. Phys., 81, vol. 8, pp. 3684–3690, 1984, doi: 10.1063/1.448118.
J. Sun, P. Liu, M. Wang, и J. Liu, «Molecular Dynamics Simulations of Melting Iron Nanoparticles
with/without Defects Using a Reaxff Reactive Force Field», Sci. Rep., 10, vol. 1, p. 3408, 2020, doi: 10.1038/s41598-
-60416-5.
D. Ugarte, A. Châtelain, and W. A. De Heer, «Nanocapillarity and Chemistry in Carbon Nanotubes»,
Science, 274, vol. 5294, pp. 1897–1899, 1996, doi: 10.1126/science.274.5294.1897.
J. Tao and A. M. Rappe, «Physical Adsorption: Theory of van der Waals Interactions between Particles
and Clean Surfaces», Phys. Rev. Lett., 112, vol. 10, p. 106101, 2014, doi: 10.1103/PhysRevLett.112.106101.
F.F. Vol’kenshteyn, «Physical Chemistry of the Surface of Semiconductors». 1973 y.
T. Zecho, A. Güttler, X. Sha, D. Lemoine, B. Jackson, and J. Küppers, «Abstraction of D chemisorbed
on graphite (0001) with gaseous H atoms», Chem. Phys. Lett., 366, vol. 1–2, pp. 188–195, 2002, doi: 10.1016/S0009-
(02)01573-7.
Загрузки
Опубликован
Выпуск
Раздел
Лицензия
Copyright (c) 2024 Научный вестник Ферганский государственный университета
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution-NonCommercial-NoDerivatives» («Атрибуция — Некоммерческое использование — Без производных произведений») 4.0 Всемирная.
Наиболее читаемые статьи этого автора (авторов)
- , , , , РОЛЬ ДЕФЕКТОВ ГРАФЕНА В АДСОРБЦИИ ВОДОРОДА , Научный вестник Ферганский государственный университета: № 5 (2023): FarDU ilmiy xabarlari jurnali (Aniq va tabiiy fanlar)
- , ГЕОГРАФИЧЕСКИЕ АСПЕКТЫ ЭФФЕКТИВНОГО ИСПОЛЬЗОВАНИЯ РЕКРЕАЦИОННО-ТУРИСТСКИХ РЕСУРСОВ КАШКАДАРЬИНСКОЙ ОБЛАСТИ , Научный вестник Ферганский государственный университета: № 6 (2023): FarDU.Ilmiy xabarlar jurnali (Aniq va tabiiy fanlar)