Строение и свойства углеродной нанотрубки (7, 7) с дефектом вакансии

Получена 12 октября 2021; Принята 13 декабря 2021;
Эта работа написана на английском языке
Цитирование: С.А. Созыкин, В.P. Бескачко. Строение и свойства углеродной нанотрубки (7, 7) с дефектом вакансии. Письма о материалах. 2022. Т.12. №1. С.32-36
BibTex   https://doi.org/10.22226/2410-3535-2022-1-32-36

Аннотация

Adsorption of lithium on a carbon nanotube with a vacancy defect.Интерес к углеродным нанотрубкам не угасает с годами отчасти из‑за перспектив их использования в качестве анодов литий-ионных батарей. Ёмкость анода по ионам лития является результатом эффективной диффузии этих ионов к центрам адсорбции, расположенным на внешней или внутренней поверхности нанотрубок, а также между слоями многослойных нанотрубок. Доступ к внутренним поверхностям возможен через открытые торцы трубок или дефекты в их каркасе. Присутствие дефектов, кроме того, способно создать более эффективные центры адсорбции по сравнению с поверхностью совершенной трубки. В работе представлены результаты неэмпирического моделирования адсорбции лития на углеродной нанотрубке (7, 7), содержащей дефект типа вакансии. Моделирование проводилось с помощью программы SIESTA (Spanish Initiative for Electronic Simulations with Thousands of Atoms). Использовался обменно-корреляционный функционал Каперлея-Алдера (приближение локальной плотности) и базисный набор DZP (double zeta quality plus polarization functions). В рамках теории функционала электронной плотности определены энергии образования двух вариантов реализации дефекта вакансии, для каждой реализации рассчитаны энергии адсорбции лития на центрах, расположенных на внешней и внутренней поверхностях нанотрубки. Показано, что энергия адсорбции на центрах в области дефектов до двух раз превосходит таковую на центрах совершенной трубки. Более того, эффект повышения сорбционной активности имеет дальнодействующий характер — обнаруживается для центров адсорбции в первом и втором окружении дефекта и даже для центров, расположенных на трубке противоположно дефекту.

Ссылки (24)

1. P. Sehrawat, C. Julien, S. S. Islam. Mater. Sci. Eng., B. 213, 12 (2016). Crossref
2. D. Di Lecce, P. Andreotti, M. Boni, G. Gasparro, G. Rizzati, J. Y. Hwang, Y. K. Sun, J. Hassoun. ACS Sust. Chem. Eng. 6 (3), 3225 (2018). Crossref
3. X. Zhao, Y. Wu, Y. Wang, H. Wu, Y. Yang, Z. Wang, L. Dai, Y. Shang, A. Cao. Nano Res. 13 (4), 1044 (2020). Crossref
4. L. S. Roselin, R. S. Juang, C. T. Hsieh, S. Sagadevan, A. Umar, R. Selvin, H. H. Hegazy. Mater. 12 (8), 1229 (2019). Crossref
5. F. A. Zubieta-Lopez, J. A. Diaz-Celaya, S. Godavarthi, R. Falconi, E. Chigo-Anota, M. Salazar-Villanueva, F. Ortiz-Chi, M. Acosta-Alejandro. Diam. Relat. Mater. 110, 108108 (2020). Crossref
6. J. Noh, J. Tan, D. R. Yadav, P. Wu, K. Y. Xie, C. Yu. Nano Lett. 20 (5), 3681 (2020). Crossref
7. S. Sozykin, V. Beskachko. Diam. Relat. Mater. 79, 127 (2017). Crossref
8. S. Sozykin, V. Beskachko, G. Vyatkin. Mater. Sci. Forum. 843, 78 (2016). Crossref
9. J. M. Soler, E. Artacho, J. D. Gale, A. Garc, J. Junquera, P. Ordej, S. Daniel. J. Phys.: Condens. Matter. 14, 2745 (2002). Crossref
10. E. Anikina, A. Banerjee, V. Beskachko, R. Ahuja. ACS Appl. Nano Mater. 2 (5), 3021 (2019). Crossref
11. S. Sozykin. Comput. Phys. Commun. 262, 107843 (2021). Crossref
12. P. Kostenetskiy, P. Semenikhina. Proc. - 2018 Global Smart Ind. Conf. 2018, 1 (2018). Crossref
13. S. F. Boys, F. Bernardi. Mol. Phys. 100 (1), 65 (2002). Crossref
14. E. Anikina, V. Beskachko. Bull. of the South Ural State Univ., Ser. Matem., Mech., Phys. 12 (1), 55 (2020). (in Russian) [Е. В. Аникина, В. П. Бескачко. Вест. ЮУрГУ. Сер. Матем. Мех. Физ. 12 (1), 55 (2020).].
15. G. Qi, T. Rabczuk. Carbon. 155, 727 (2019). Crossref
16. M. Zhao, Y. Xia, L. Mei. Phys. Rev. B. 71, 165413 (2005). Crossref
17. G. Yang, X. Fan, Z. Liang, Q. Xu, W. Zheng. RSC Adv. 6 (32), 26540 (2016). Crossref
18. M. Khantha, N. Cordero, J. Alonso, M. Cawkwell, L. Girifalco. Phys. Rev. B. 78, 115430 (2008). Crossref
19. W. Koh, J. I. Choi, S. G. Lee, W. R. Lee, S. S. Jang. Carbon. 49 (1), 286 (2010). Crossref
20. B. Song, J. Yang, J. Zhao, H. Fang. Energ. Environ. Sci. 4 (4), 1379 (2011). Crossref
21. Y. Liu, H. Yukawa, M. Morinaga. Comput. Mater. Sci. 30 (1-2), 50 (2004). Crossref
22. J. M. H. Kroes, F. Pietrucci, A. C. T. van Duin, W. Andreoni. J. Chem. Theory Comput. 11 (7), 3393 (2015). Crossref
23. J. E. Padilha, R. G. Amorim, A. R. Rocha, A. J. Da Silva, A. Fazzio. Solid State Commun. 151 (6), 482 (2011). Crossref
24. M. R. C. Hunt, S. J. Clark. Phys. Rev. Lett. 109 (26), 265502 (2012). Crossref

Другие статьи на эту тему

Финансирование на английском языке

1. Российский фонд фундаментальных исследований - 20-42-740002