Расчет электронного спектра поглощения нанокластера (TiO2)15, допированного атомом азота

Обложка

Цитировать

Полный текст

Аннотация

На начальной стадии формирования наночастиц диоксида титана образуются кластеры ( TiO 2) n , которые благодаря своим уникальным электронным структурам могут иметь повышенную реакционную способность в сравнении с наночастицами больших размеров. Методами теории функционала плотности выполнен квантово-химический расчет равновесной геометрии кластеров ( TiO 2)15 и Ti 15 O 29 N 1 рутильной модификации. С помощью нестационарной теории функционала плотности в приближении TD DFT/B3LYP/6-31G(d) рассчитаны электронные спектры поглощения кластеров в вакууме и водной среде. Для допированного атомом азота кластера Ti 15 O 29 N 1 характерно наличие полос поглощения с длинами волн преимущественно в видимой области спектра (430-780 нм) и значительное уменьшение энергетического зазора Egap между нижней вакантной и высшей занятой молекулярными орбиталями в сравнении с ( TiO 2)15. Показано влияние положения атома азота в центральном фрагменте TiO 6 кластера Ti 15 O 29 N 1 на величину Egap , смещение электронного спектра поглощения и максимальную силу осциллятора fmax среди 30 электронных переходов. Установлено, что при учете водной среды положения полос поглощения в электронных спектрах сдвигаются в область более коротких длин волн. Для переходов с наибольшим значением силы осциллятора наличие водной среды приводит к значительному увеличению величины fmax .

Об авторах

Геннадий Петрович Михайлов

Уфимский университет науки и технологий

Email: gpmikhailov@mail.ru
д.ф.-м.н., доцент, профессор кафедры материаловедения и физики металлов

Список литературы

  1. Zavatski, S. Density functional theory for doped TiO2: current research strategies and advancements / S. Zavatski, E. Neilande, H. Bandarenka et.al. // Nanotechnology. - 2024. - V. 35. - № 19. - Art. № 192001. - 28 p. doi: 10.1088/1361-6528/ad272e.
  2. Du, S. Visible light-responsive N-doped TiO2 photocatalysis: synthesis, characterizations, and applications / S. Du, J. Lian, F. Zhang // Transactions of Tianjin University. - 2022. - V. 28. - I. 1. - P. 33-52. doi: 10.1007/s12209-021-00303-w.
  3. Пат. 2789160 Российская Федерация, МПК B01J 35/00 (2006.01) и др. Легированные азотом наночастицы TiO2 и их применение в фотокатализе / Бальди Д., Никколай Л. и др.; заявитель и патентообладатель КОЛОРОББИА КОНСАЛТИНГ С.Р.Л. (IT). - № 2020137621; заявл. 02.05.19; опубл. 30.01.23, Бюл. № 4. - 3 с.
  4. Qu, Z.-w. Theoretical study of stable, defect-free (TiO2)n nanoparticles with n=10-16 / Z.-w. Qu, G.-J. Kroes // The Journal of Physical Chemistry C. - 2007. - V. 111. - I. 45. - P.16808-16817. doi: 10.1021/jp073988t.
  5. Cossi, M. Energies, structures, and electronic properties of molecules in solution with the C-PCM solvation model / M. Cossi, N. Rega, G. Scalmani et al. // Journal of Computational Chemistry. - 2003. - V. 24. - I. 6. - P. 669-681. doi: 10.1002/jcc.10189.
  6. Frisch, M.J. Gaussian 09 (Revision D.01) / M.J. Frisch, G.M. Trucks et al. - Wallingford: Gaussian Inc., 2013.
  7. Chemcraft - graphical software for visualization of quantum chemistry computations. Version 1.6. - Режим доступа: www.chemcraftprog.com. - 1.09.2024.
  8. Kakil, S. Theoretical and experimental investigation of the electronic and optical properties of pure and interstitial nitrogen-doped (TiO2)n cluster / S. Kakil, H.Y. Abdullah, T.G. Abdullah // Preprint posted 17.11.2021. doi: 10.21203/rs.3.rs-975265/v1.
  9. Ansari, S.A. Nitrogen-doped titanium dioxide (N-doped TiO2) for visible light photocatalysis / S.A. Ansari, M.M. Khan, M.O. Ansari, M.H. Cho. // New Journal of Chemistry. - 2016. - V. 40. - I. 4. - P. 3000-3009. doi: 10.1039/c5nj03478g.

Дополнительные файлы

Доп. файлы
Действие
1. JATS XML
Скачать

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».