Квантово-химическое моделирование отщепления молекулярного водорода от диаммиаката борогидрида магния

Обложка

Цитировать

Полный текст

Открытый доступ Открытый доступ
Доступ закрыт Доступ предоставлен
Доступ закрыт Только для подписчиков

Аннотация

В рамках кластерного подхода с использованием базиса 6‒31G* и гибридного функционала плотности (B3LYP) выполнено моделирование последовательного отрыва Н2 от комплексов (Mg(BH4)2∙2NH3)2 и (Mg(BH4)2∙2NH3)4. Найдено, что начальный этап дегидрирования требует преодоления энергетических барьеров ~1.5‒1.2 эВ, для этого необходим предварительный нагрев, далее процесс может идти с выделением энергии до извлечения ⁓10 мас. %Н2, для более высокой степени конверсии потребуются дополнительные затраты энергии, превышающие теплоту сгорания Н2 при его извлечении ⁓12.5 мас. %, поэтому дальнейшее дегидрирование этого соединения может оказаться нецелесообразным с энергетической точки зрения.

Полный текст

Доступ закрыт

Об авторах

А. С. Зюбин

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Автор, ответственный за переписку.
Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432

Т. С. Зюбина

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432

О. В. Кравченко

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432

М. В. Соловьев

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432

В. П. Васильев

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432

А. А. Зайцев

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН

Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432

А. В. Шиховцев

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; ООО “Центр водородной энергетики” (ПАО АФК “Система”)

Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432; пр-т акад. Семенова, 3, Черноголовка, Московская область, 142432

Ю. А. Добровольский

Федеральный исследовательский центр проблем химической физики и медицинской химии РАН; ООО “Центр водородной энергетики” (ПАО АФК “Система”)

Email: zyubin@icp.ac.ru
Россия, пр-т акад. Семенова, 1, Черноголовка, Московская область, 142432; пр-т акад. Семенова, 3, Черноголовка, Московская область, 142432

Список литературы

  1. Schlapbach L., Zuttel A. et al. // Nature. 2001. V. 414. P. 353. https://doi.org/10.1038/35104634
  2. ZüttelA. et al. // Mater. Today. 2003. V. 6. P. 24. https://doi.org/10.1016/S1369-7021(03)00922-2
  3. Семененко К.Н., Шилкин С.П., Полякова В.Б. и др. // Изв. АН СССР. Сер. хим. 1975. № 4. С. 735.
  4. Коноплев В.Н., Силина Т.А. и др. // Журн. неорган. химии. 1985. Т. 30. С. 1125.
  5. Кравченко О.В., Кравченко С.Е., Семененко К.Н. и др. // Журн. общ. химии. 1990. Т. 60. С. 2641.
  6. Кравченко О.В., Хафизова Г.М., Бурдина К.П. и др. // Журн. общ. химии.1994. Т. 64. С. 6.
  7. Yang Y., Liu Y., Zhang Y. et al. // J. Alloys Compounds. 2014. V. 585. P.674. https://doi.org/10.1016/j.jallcom.2013.09.208
  8. Orimo S.-I., Nakamori Y., Eliseo J.R. et al. // Chem. Rev. 2007.V. 107. P. 4111. https://doi.org/10.1021/cr0501846
  9. Satyapal S., Petrovic J., Read C. et al. // Catal. Today. 2007. V. 120. P. 246. https://doi.org/10.1016/j.cattod.2006.09.022
  10. Lu J., Fang Z.Z., Sohn H.Y. et al. // Inorg. Chem. 2006. V. 45. P. 8749. https://doi.org/10.1021/ic060836o
  11. Zavorotynska O., El-Kharbachi A., Deledda S. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2016. V. 41. P.14387. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2016.02.015
  12. Klyukin I.N., Vlasova Y.N., Novikov A.S. et al. // Symmetry. 2021.V.13. P. 464. https://doi.org/10.3390/sym13030464
  13. Klyukin I.N., Novikov A.S., Zhdanov A.P. et al. // Polyhedron. 2020.V.187. P. 114682. https://doi.org/10.1016/j.poly.2020.114682
  14. Зюбин А.С., Зюбина Т.С., Кравченко О.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2016. Т. 61. С. 767.
  15. Зюбин А.С., Зюбина Т.С., Кравченко О.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2017. Т. 62. С. 305.
  16. Зюбин А.С., Зюбина Т.С., Кравченко О.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2018. Т. 63. С. 190.
  17. Solovev M.V., Chashchikhin O.V., Dorovatovskii P.V. et al. // J. Power Sources. 2018. V. 377. P. 93. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2017.11.090
  18. Soloveichik G., Her J.-H., Stephens P.W. et al. // Inorg. Chem. 2008. V. 47. P. 4290. https://doi.org/10.1021/ic7023633
  19. Guo Y., Wu H., Zhou W. et al. // J. Am. Chem. Soc. 2011. V. 133. P. 4690. https://doi.org/10.1021/ja1105893
  20. Yang Y.J., Gao M.X., Liu Y.F. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2012. V.37.P.10733. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.04.068
  21. Yang Y., Liu Y., Li Y. et al. // Chem. Asian J. 2013. V. 8. P. 476. https://doi.org/10.1002/asia.201200970
  22. Yang Y., Liu Y., Li Y. et al. // J. Phys. Chem. C. 2013. V. 117. P. 16326. https://doi.org/10.1021/jp404424m
  23. Jepsen L.H., Ley M.B., Filinchuk Y. et al. // Chem-Sus. Chem. 2015. V.8. P. 1452. https://doi.org/10.1002/cssc.201500029
  24. Paskevicius M., Jepsen L.H., Schouwink P. et al. // Chem. Soc. Rev. 2017. V. 46. P. 1565. https://doi.org/10.1039/c6cs00705h
  25. Yan Y., Dononelli W., Jorgensen M. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2020. V. 22. P. 9204. https://doi.org/10.1039/d0cp00158a
  26. Chen X., Yu X. et al. // J. Phys. Chem. C. 2012. V. 116. P. 11900. https://doi.org/10.1021/jp301986k
  27. Yuan P.-F., Wang F., Sun Q. et al. // Int. J. Hydrogen Energy. 2013. V. 38. P. 2836. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2012.12.075
  28. Wang K., Zhang J.-G., Lang X.-Q. et al. // Phys. Chem. Chem. Phys. 2016. V. 18. P. 7015. https://doi.org/10.1039/C5CP06808H
  29. Chen X., Li R., Xia G. et al. // RSC Adv. 2017. V. 7. P. 31027. https://doi.org/10.1039/c7ra05322c
  30. Chen X., Zou W., Li R. et al. // J. Phys. Chem. C. 2018. V. 122. P. 4241. https://doi.org/10.1021/acs.jpcc.8b00455
  31. Зюбин А.С., Зюбина Т.С., Кравченко О.В. и др. // Журн. неорган. химии. 2022. Т. 67. С. 1425.
  32. Becke A.D. et al. // J.Chem.Phys. 1993. V.98. P. 5648. https://doi.org/10.1063/1.464913
  33. Johnson B.J., Gill P.M.W., Pople J.A. et al. // J. Chem. Phys. 1993. V. 98. P. 5612.
  34. Gaussian 09, Revision B.01. Gaussian, Inc., Wallingford CT, 2010. https://doi.org/10.1063/1.464906

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать
2. Рис. 1. Конфигурации системы [Mg(BH4)22NH3]2, возникающие при удалении до трех молекул Н2. Цифра после буквы D обозначает количество удаленных молекул Н2.

Скачать (3MB)
Метаданные
3. Рис. 2. Энергии Гиббса для конфигураций системы [Mg(BH4)22NH3]2, возникающих при удалении до четырех (D0‒D4) и до девяти (D4‒D9) молекул Н2.

Скачать (537KB)
Метаданные
4. Рис. 3. Конфигурации системы [Mg(BH4)22NH3]2, возникающие при удалении от четырех до восьми молекул Н2.

Скачать (2MB)
Метаданные
5. Рис. 4. Конфигурации системы [Mg(BH4)22NH3]2, возникающие при удалении от восьми до десяти молекул Н2.

Скачать (2MB)
Метаданные
6. Рис. 5. Энергии Гиббса для конфигураций системы Mg(BH4)22NH3]2, возникающих при удалении от девяти до двенадцати (D9‒D12) молекул Н2.

Скачать (285KB)
Метаданные
7. Рис. 6. Конфигурации системы [Mg(BH4)22NH3]2, возникающие при удалении одиннадцати и двенадцати молекул Н2, и комплексы, возникающие при объединении структур D9‒D12.

Скачать (2MB)
Метаданные
8. Рис. 7. Конфигурации системы [Mg(BH4)22NH3]4, возникающие при удалении от восемнадцати до девятнадцати молекул Н2.

Скачать (3MB)
Метаданные
9. Рис. 8. Конфигурации системы [Mg(BH4)22NH3]4, возникающие при удалении от девятнадцатидо двадцати трех молекул Н2.

Скачать (3MB)
Метаданные
10. Рис. 9. Энергии Гиббса для конфигураций системы [Mg(BH4)22NH3]4, возникающих при удалении от восемнадцатидо двадцати трех молекул Н2.

Скачать (322KB)
Метаданные
11. Приложение
Скачать (79KB)
Метаданные

© Российская академия наук, 2024

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».