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Vinyl chloride adsorption onto the surface of pristine, Al-, and Ga-doped boron nitride nanotube: A DFT study
Solid State Communications ( IF 2.1 ) Pub Date : 2021-07-19 , DOI: 10.1016/j.ssc.2021.114440
Mohsen Doust Mohammadi , Hewa Y. Abdullah

The density functional techniques (DFT) were put into practice to study the nature of the intermolecular interactions between Vinyl chloride (VCM) gas molecule with single-walled pristine, Al and Ga-doped boron nitride nanotubes (BNNT, BNAlNT, and BNGaNT, respectively). For performing optimization process, various functionals including PBE0, M06–2X, ωB97XD, and B3LYP-D3 were applied on both of the isolated and complex structures. All of the functionals were used together with split-valence triple-zeta basis sets with d-type Cartesian-Gaussian polarization functions (6-311G(d)). To consider the electronic structure, total density of state (DOS) analysis were employed. Natural bond orbital (NBO), quantum theory of atoms in molecules (QTAIM), and non-covalent interaction (NCI) analyses were also taken on board to discover the nature of intermolecular interactions between gas and nanotubes. The results of electronic structure calculations as well as population analyses has been carefully tabulated and partially depicted. The HOMO-LUMO energy gap (HLG) were dramatically changed when the dopant atom added to the BNNT. It means the impurity can improve the sensivity and reactivity of the pristine nanotube; therefore, by absorbing the VCM onto the surface of the titled nanotubes, a salient signal can produce in a typical electronic circuit. Among all of the absorbents, BNGaNT shows the most favorable material to design a nanosensor for the studied gas molecule.



中文翻译:

氯乙烯吸附在原始、Al 和 Ga 掺杂的氮化硼纳米管表面上:DFT 研究

密度泛函技术 (DFT) 被用于研究氯乙烯 (VCM) 气体分子与单壁原始、Al 和 Ga 掺杂的氮化硼纳米管(BNNT、BNAlNT 和 BGNANT)之间的分子间相互作用的性质。 )。为了执行优化过程,包括 PBE0、M06-2X、ωB97XD 和 B3LYP-D3 在内的各种函数被应用于孤立和复杂的结构。所有泛函都与具有 d 型笛卡尔-高斯极化函数 (6-311G(d)) 的分裂价三重 zeta 基组一起使用。为了考虑电子结构,采用了总态密度 (DOS) 分析。自然键轨道(NBO),分子中原子的量子理论(QTAIM),还进行了非共价相互作用 (NCI) 分析,以发现气体和纳米管之间分子间相互作用的性质。电子结构计算和总体分析的结果已被仔细列出并部分描述。当掺杂原子添加到 BNNT 时,HOMO-LUMO 能隙(HLG)发生了显着变化。这意味着杂质可以提高原始纳米管的灵敏度和反应性;因此,通过将 VCM 吸收到标题纳米管的表面,可以在典型的电子电路中产生显着信号。在所有吸收剂中,BGaNNT 显示出最适合为研究的气体分子设计纳米传感器的材料。电子结构计算和总体分析的结果已被仔细列出并部分描述。当掺杂原子添加到 BNNT 时,HOMO-LUMO 能隙(HLG)发生了显着变化。这意味着杂质可以提高原始纳米管的灵敏度和反应性;因此,通过将 VCM 吸收到标题纳米管的表面,可以在典型的电子电路中产生显着信号。在所有吸收剂中,BGaNNT 显示出最适合为研究的气体分子设计纳米传感器的材料。电子结构计算和总体分析的结果已被仔细列出并部分描述。当掺杂原子添加到 BNNT 时,HOMO-LUMO 能隙(HLG)发生了显着变化。这意味着杂质可以提高原始纳米管的灵敏度和反应性;因此,通过将 VCM 吸收到标题纳米管的表面,可以在典型的电子电路中产生显着信号。在所有吸收剂中,BGaNNT 显示出最适合为研究的气体分子设计纳米传感器的材料。通过将 VCM 吸收到标题纳米管的表面,可以在典型的电子电路中产生显着信号。在所有吸收剂中,BGaNNT 显示出最适合为研究的气体分子设计纳米传感器的材料。通过将 VCM 吸收到标题纳米管的表面,可以在典型的电子电路中产生显着信号。在所有吸收剂中,BGaNNT 显示出最适合为研究的气体分子设计纳米传感器的材料。

更新日期:2021-07-23
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