Quantumchemical analysis of interaction of atomic hydrogen with boron nanotubes of various structural modifications


Cite item

Full Text

Abstract

This article presents the results of theoretical research of the influence of structural modifications of boron nanotubes on their electronic structure and conductive characteristics as well as the results of calculations of the sorption properties of single-walled boron nanotubes to atomic hydrogen. Features of external adsorption mechanisms of H atom on the surfaces of small diameter boron nanotubes with various configuration and the changes of a carrying-out and charging condition of the hydrogenated nanotube systems caused by these process are discussed. The calculations were performed using the models of ionic-built covalent cyclic cluster and molecular cluster using semi-empirical scheme MNDO.

References

  1. Jemmis E.D., Jayasree E.G. Analogies between Boron and Carbon // Acc. Chem. 2003. Res. 36. Р. 816-824.
  2. Planar-to-tubular structural transition in boron clusters: B20 as the embryo of single-walled boron nanotubes / B. Kiran [et al.] // Proc. Natl. Acad. Sci. USA. 2005. № 102. Р. 961-964.
  3. Yoke Khim Yap. B-C-N nanotubes and related nanostructures. London: Springer, 2009. 299 p.
  4. First-principles study of the stability and electronic properties of sheets and nanotubes of elemental boron / K.C. Lau [et al.] // Chem. Phys. Lett. 2006. № 418. Р. 549-554.
  5. Lau K.C., Orlando R., Pandey R. Structure and stability of Mg-intercalated boron nanotubes and crystalline bundles // J. Phys. Condens. Matter. 2008. № 20. Р. 125202.
  6. Szwacki N. Boron fullerenes: a first-principles study // Nanoscale Res. Lett. 2008. № 3. P. 49.
  7. New boron based nanostructured materials / I. Boustani [et al.] // J. Chem. Phys. 1999. № 110. Р. 3176-3185.
  8. Synthesis of pure boron single-wall nanotubes / D. Ciuparu [et al.] // J. Phys. Chem. B. 2004. № 108. Р. 3967-3969.
  9. Evans M.H., Joannopoulos J.D., Pantelides S.T. Electronic and mechanical properties of planar and tubular boron structures // Phys. Rev. B. 2005. № 72. P. 045434-1-6.
  10. Kunstmann J., Quandt A. Broad boron sheets and boron nanotubes: an ab initio study of structural, electronic, and mechanical properties // Phys. Rev. B. 2006. № 74. P. 035413-1-14.
  11. Yang X., Ding Y., Ni J. Ab initio prediction of stable boron sheets and boron nanotubes: Structure, stability and electronic properties // Phys. Rev. B. 2008. № 77. P. 041402(R)-1-4.
  12. Tang H., Ismail-Beigi S. Novel precursors for boron nanotubes: the competition of two-center and three-center Bonding // Phys. Rev. Lett. 2007. № 99. Р. 115501-115504.
  13. Singh A.K., Sadrzadeh A., Yakobson B. Probing properties of boron tubes by ab initio calculations // Nano Letters. 2008. Vol. 8. № 5. Р. 1314-1317.
  14. Kunstmann J., Quandt A. Constricted boron nanotubes // Chem. Phys. Lett. 2005. № 402. Р. 21-24.
  15. Evans M.H., Joannopoulos J.D., Pantelides S.T. Electronic and mechanical properties of planar and tubular boron structures // Mat. Res. Soc. Symp. Proc. 2004. Vol. 791. № 2. Р. 1-6.
  16. Chernozatoskii L.A., Sorokin P.B., Yakobson B.I. New boron barrelenes and tubulenes // JETP Letters. 2008. Vol. 87. № 9. Р. 489-493.
  17. Manuel P. Computational aspects of carbon and boron nanotubes // Molecules. 2010. № 15 (12). P. 8709.
  18. The stability and mechanical properties of boron nanotubes explored through density functional calculations / L. Pan [et al.] // Int. J. of Multiscale Computational Engineering. 2010. № 2. Р. 245-249.
  19. Zaporotskova I.V., Perevalova E.V., Zaporotskova N.P. Boron nanotubes and their properties: semiempirical investigation. URL: http://dx.doi.org/10.1051/esomat/200902037 2009.
  20. Zaporotskova I.V., Perevalova E.V., Zaporotskov P.A. Semi-empirical investigation of boron nanotubes and some structure modification on their base // Fullerenes, nanotubes, and carbon nanostructures. 2010. № 18. Р. 579-166.
  21. Литинский А.О., Лебедев Н.Г., Запороцкова И.В. Модель ионно-встроенного ковалентно-циклического кластера в MNDO-расчетах межмолекулярных взаимодействий в гетерогенных системах // Журнал физической химии. 1995. Т. 69. № 1. С. 189-192.
  22. Запороцкова И.В. Углеродные и неуглеродные наноматериалы и композитные структуры на их основе: строение и электронные свойства. Волгоград: Волгоградский государственный университет, 2009. 456 с.
  23. Китель Ч. Введение в физику твердого тела. М.: Наука, 1978. 79 с.
  24. Запороцкова И.В, Лебедев Н.Г., Запороцков П.А. Протонная проводимость однослойных углеродных нанотруб: полуэмпирические исследования // Физика твердого тела. 2006. Т. 48. № 4. С. 756-760.
  25. Zaporotskova I.V., Perevalova E.V., Zaporotskova N.P. Boron nanotubes: sorption properties and proton conductivity // Nanoscience and Nanotechnology Letters. 2011. Vol. 3. № 6. Р. 850-855.
  26. Запороцкова И.В., Перевалова Е.В., Запороцкова Н.П. Протонная проводимость нанотруб на основе бора // Физика волновых процессов и радиотехнические системы. 2011. Т. 14. № 1. С. 100-106.
  27. Адсорбция легких атомов на поверхности борных нанотруб / И.В. Запороцкова [и др.] // Технология металлов. 2010. № 10. С. 25-29.
  28. Hydrogenation of boron-carbon nanotubes / I.V. Zaporotskova [et al.] // Nanoscience and Nanotechnology Letters. 2013. Vol. 5. № 11. Р. 1195-1200.
  29. Адсорбция атомарного водорода на поверхности бороуглеродных нанотрубок / И.В. Запороцкова [и др.] // Журнал общей химии. 2013. Т. 83. № 8. С. 1351-1356.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download

Copyright (c) 2015 Zaporotskova I.V., Polikarpov D.I., Polikarpova N.P., Boroznin S.V.

Creative Commons License
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License.

This website uses cookies

You consent to our cookies if you continue to use our website.

About Cookies