QUANTUM CHEMICAL MODELING OF INTERACTIONS OF Fe2O7 AND Fe2O9 CLUSTERS WITH H2 AND O2 MOLECULES

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

Quantum chemical calculations of the geometric and electronic structures of Fe2O7 and Fe2O9 clusters, as well as the reactions of interaction of Fe2O7 with H2 molecules, O2 and Fe2O9 with an H2 molecule in the gas phase were performed. Calculations were performed using the density functional theory method in the generalized gradient approximation using a triple-zeta basis. Differences in the thermal effects of these reactions during the interaction of clusters with H2 and O2 molecules were found. It was found that in the case of the reaction of Fe2O7 with an H2 molecule, the total spins of the initial reactants and the final products do not coincide, that is, spin relaxation occurs during the reaction.

About the authors

K. V Bozhenko

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Email: bogenko@icp.ac.ru
Chernogolovka, Russia

A. N Utenyshev

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Russia

L. G Gutsev

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Russia

S. M Aldoshin

Federal Research Center of Problems of Chemical Physics and Medicinal Chemistry, Russian Academy of Sciences

Chernogolovka, Russia

G. L Gutsev

Florida A&M University

Department of Physics Tallahassee, United States

References

  1. Prima D.O., Kulikovskaya N.S., Galushko A.S. et al. // Curr. Opin. Green Sustain. Chem. 2021. V. 31. P. 100502. https://doi.org/10.1016/j.cogsc.2021.100502
  2. Kashin A.S., Ananikov V.P. // J. Org. Chem. 2013. V. 78. P. 11117. https://doi.org/10.1021/jo402038p.
  3. Yang S., Rao D., YeJ. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2021. V. 46. P. 3484. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.11.008
  4. Zhang X., Zhang M., Deng Y. et al. // Nature. 2021. V. 589. P. 396. https://doi.org/10.1038/s41586-020-03130-6
  5. Singh B., Gawande M.B., Kute A.D. et al. // Chem. Rev. 2021. V. 121. P. 13620. https://doi.org/10.1021/acs.chemrev.1c00158
  6. Zhang H., Hwang S., Wang M. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2017. V. 139. P. 14143. https://pubs.acs.org/doi/10.1021/jacs.7b06514
  7. Zhou J., Xu Z., Xu M. et al. // Nanoscale Adv. 2020. V. 2. P. 3624. https://doi.org/10.1039/D0NA00393J
  8. Gobbo O.L., Sjaastad K., Radomski M.W. et al. // Theranostics. 2015. V. 5.№ 11. P. 1249. https://doi.org/10.7150
  9. Gong Yu, Mingfei Z., Andrews L. // Chem. Rev. 2009. V. 109. P. 6765. https://doi.org/10.1021/cr900185x
  10. de Oliveira O.V., de Pires J.M., Neto A.C. et al. // Chem. Phys. Lett. 2015. V. 634. P. 25. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2015.05.069
  11. Roy D.R., Robles R., Khanna S.N. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. P. 194305. https://doi.org/10.1063/1.3425879
  12. Roy D.R., Roblesand R., Khanna S.N. // J. Chem. Phys. 2010. V. 2. P. 194305. https://doi.org/10.1063/1.3425879
  13. Xue W., Yin S., Ding X.-L. et al. // J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. P. 5302.
  14. Li P., Miser D.E., Rabiei S. et al. // Appl. Catal. B. 2003. V. 43. P. 151. https://doi.org/10.1016/S0926-3373(02)00297-7
  15. Khedr M.H., Abdel Halim K.S., Nasr M.I. et al. // Mater. Sci. Eng. A. 2006. V. 430. P. 40. https://doi.org/10.1016/j.msea.2006.05.119
  16. Reddy B.V., Rasouli F., Hajaligol M.R. et al. // Chem. Phys. Lett. 2004. V. 384. P. 242. https://doi.org/10.1016/j.cplett.2003.12.023
  17. Боженко К.В., Утенышев А.Н., Гуцев Л.Г. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. № 12. C. 1789. (Russ. J. Inorg. Chem. 2022. V. 67. № 12. P. 2003.) https://doi.org/10.1134/S0036023622601751
  18. Боженко К.В., Утенышев А.Н., Гуцев Л.Г. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 68. № 10. C. 1454. https://doi.org/10.31857/S0044457X23600457
  19. Gaussian 09, Revision C.01. Gaussian, Inc. Wallingford CT - 2009.
  20. Curtiss L.A., McGrath M.P., Blaudeau J.-P. et al. // J. Chem. Phys. 1995. V. 103. P. 6104. https://doi.org/10.1063/1.470438
  21. Becke A.D. // Phys. Rev. A. 1988. V. 38. P. 3098. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.38.3098
  22. Perdew J.P., Wang Y. // Phys. Rev. B. 1992. V. 45. P. 13244. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.45.13244
  23. Gutsev G.L., Andrews L., Bauschlicher C.W. // Theor. Chem. Acc. 2003. V. 109. P. 298. https://doi.org/10.1007/s00214-003-0428-4
  24. Gutsev G.L., Rao B.K., Jena P. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. P. 5374. https://doi.org/10.1021/jp9909006
  25. Gutsev G.L., Rao B.K., Jena P. // J. Phys. Chem. A. 2000. V. 104. P. 11961. https://doi.org/10.1021/jp002252s
  26. Gutsev G.L., Bauschlicher C.W., Zhai H.-J. et al. // J. Chem. Phys. 2003. V. 119. P. 11135. https://doi.org/10.1063/1.1621856
  27. Pradhan K., Gutsev G.L., Weatherford C.A. et al. // J. Chem. Phys. 2011. V. 134. P. 144305. https://doi.org/10.1063/1.3570578
  28. Gutsev G.L., Rao B.K., Jena P. et al. //J. Chem. Phys. 2000. V. 113. P. 1473. https://doi.org/10.1063/1.481964
  29. Gutsev G.L., Rao B.K., Jena P. et al. // Chem. Phys. Lett. 1999. V. 312. P. 598. https://doi.org/10.1016/S0009-2614(99)00976-8
  30. Ju M., Lv J., Kuang X.-Y. et al. // RSC Adv. 2015. V. 5. P. 6560. https://doi.org/10.1039/C4RA12259C
  31. Li S., Zhai H.-J., WangL.-S. et al. //J. Phys. Chem. A. 2009. V. 1. P. 11273. https://doi.org/10.1021/jp9082008
  32. Li S., Dixon D.A. //J. Phys. Chem. A. 2008. V. 112. P. 6646. https://doi.org/10.1021/jp800170q
  33. Zhai H.-J., Li S., Dixon D. A. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2008. V. 130. P. 5167. https://doi.org/10.1021/ja077984d
  34. Grein F. // Int. J. Quantum. Chem. 2009. V. 109. P. 549. https://doi.org/10.1002/qua.21855
  35. Li S., Jamie M., Hennigan Dixon D.A. et al. //J. Phys. Chem. A. 2009. V. 113. P. 7861. https://doi.org/10.1021/jp810182a
  36. Fang Z., Both J., Li S. et al. // J. Chem. Theory Comput. 2016. V. 12. P. 3689. doi: 10.1021/acs.jctc.6b00464
  37. Yang K., Zheng J., Zhao Y. et al. // J. Chem. Phys. 2010. V. 132. P. 164117. https://doi.org/10.1063/1.3382342
  38. Gutsev G., Bozhenko K., Gutsev L. et al. //J. Comput. Chem. 2019. V. 40. P. 562. https://doi.org/10.1002/jcc.25739
  39. Wang Z, Liang Y., Yang Y. étal. // Chem. Phys.Lett. 2018. V. 705. P. 59. https://doi.org//10.1016/j.cplett.2018.05.045
  40. Garcia J.M., Shaffer R.E., Sayres S.G. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 24624. https://doi.org/10.1039/D0CP03889J
  41. Elliott P., Singh N., Krieger K. étal. //J. Magn. Magn. Mater. 2020. V. 502. P. 166473. https://doi.org/10.1016/j.jmmm.2020.166473
  42. Zheng Z., Zheng Q., Zhao J. // Phys. Rev. B. 2022. V. 105 P. 085142. https://doi.org/10.1103/PhysRevB.105.085421

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».