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