Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов
Основан в 2009 году


Компьютерное квантово-химическое моделирование поликомпонентных систем SiO2 — MexOy

А.А. Гвозденко, А.В. Блинов, М.А. Ясная, А.Б. Голик, В.В. Раффа, В.Н. Крамаренко, Д.Г. Маглакелидзе, И.М. Шевченко

ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.394

Оригинальная статья

Аннотация: Впервые с помощью компьютерного квантово-химического моделирования показана возможность формирования поликомпонентных систем SiO2 - Fe3O4, SiO2 - MnO2 и SiO2 - CuO путем адсорбции на поверхности микросфер SiO2 металлоксидного слоя, состоящего из наночастиц диоксида марганца (IV), смешанного оксида железа или наночастиц оксида меди (II). По результатам сканирующей электронной микроскопии установлено, что формирование металлоксидного слоя в образце SiO2 - Fe3O4 произошло наиболее равномерно среди всех представленных образцов поликомпонентных систем. В рамках квантово-химического моделирования установлено, что наиболее энергетически выгодным и стабильным является взаимодействие SiO2 с наночастицами Fe3O4.

Ключевые слова: нанокомпозиты, поликомпонентные системы, квантово-химическое моделирование, золь-гель метод

  • Гвозденко Алексей Алексеевич – студент 3 курса кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Блинов Андрей Владимирович – старший преподаватель кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Ясная Мария Анатольевна – к.х.н., доцент кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Голик Алексей Борисович – студент 3 курса кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Раффа Владислав Викторович – студент 2 курса кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Крамаренко Василий Николаевич – студент 3 курса кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Маглакелидзе Давид Гурамиевич – студент 1 курса кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»
  • Шевченко Ирина Михайловна – к.т.н., доцент кафедры электроники и нанотехнологий Инженерного института ФГАОУ ВО «Северо-Кавказский федеральный университет»

Ссылка на статью:

Гвозденко, А.А. Компьютерное квантово-химическое моделирование поликомпонентных систем SiO2 — MexOy / А.А. Гвозденко, А.В. Блинов, М.А. Ясная, А.Б. Голик, В.В. Раффа, В.Н. Крамаренко, Д.Г. Маглакелидзе, И.М. Шевченко // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2020. — Вып. 12. — С. 394-404. DOI: 10.26456/pcascnn/2020.12.394.

Полный текст: download PDF file

Библиографический список:

1. Wang, Z. One-step accurate synthesis of shell controllable CoFe2O4 hollow microspheres as high-performance electrode materials in supercapacitor / Z. Wang, W. Jia, M. Jiang, et al. // Nano Research. – 2016. – V. 9. – I. 7. – P. 2026-2033. DOI: 10.1007/s12274-016-1093-y.
2. Magdalane, C.M. Photocatalytic activity of binary metal oxide nanocomposites of CeO2/CdO nanospheres: Investigation of optical and antimicrobial activity / C.M. Magdalane, K. Kaviyarasu, J.J. Vijaya, et al. // Journal of Photochemistry and Photobiology B: Biology. – 2016. – V. 163. – P. 77-86. DOI: 10.1016/j.jphotobiol.2016.08.013.
3. Deng, Y. Superparamagnetic high-magnetization microspheres with an Fe3O4@SiO2 core and perpendicularly aligned mesoporous 2 SiO shell for removal of microcystins / Y. Deng, D. Qi, C. Deng, et al. // Journal of the American Chemical Society. – 2008. – V. 130. – I. 1. – P. 28-29. DOI: 10.1021/ja0777584.
4. Zhang, Z.Q. MnO2 density – dependent supercapacitive characteristics of SiO2/MnO2 core-shell nanostructure / Z.Q. Zhang, C. Chen, C.C. Ma, et al. // International Journal of Electrochemical Science. – 2016. – V. 11. – I. 7. – P. 6138-6148. DOI: 10.20964/2016.07.54.
5. Peng, T. Facile synthesis of SiO2@MnO2 nanocomposites and their applications on platforms for sensitively sensing antibiotics and glutathione / T. Peng, X. Dai, Y. Zhang, et al. // Sensors and Actuators B: Chemical. – 2020. – V. 304. – Art. № 127314. – 23 p. DOI: 10.1016/j.snb.2019.127314
6. Wu, X. Fluorescence sensor for facile and visual detection of organophosphorus pesticides using AIE fluorogens- –SiO2– MnO2 sandwich nanocomposites / X. Wu, P. Wang,
S. Hou, et al. // Talanta. – 2019. – V. 198. – P. 8-14. DOI: 10.1016/j.talanta.2019.01.082.
7. Amini, Z. Cu–S codoping TiO2/ SiO2 and TiO2/ SiO2/ Fe3O4 core-shell nanocomposites as a novel purple LED illumination active photocatalyst for degradation of diclofenac: the effect of different scavenger agents and optimization. / Z. Amini, M.H. Givianrad, S.W. Husain, et al. // Chemical Engineering Communications. – 2019. – P. 1-18. DOI: 10.1080/00986445.2019.1660652.
8. Khan, L.U. Red-emitting magnetic nanocomposites assembled from Ag–decorated Fe3O4–SiO2 and Y2O3:Eu3+Y2O3:Eu3+ impact of iron oxide/silver nanoparticles on 3 Eu3+ emission / L.U. Khan, F.M.L. Zambon, J.L. Santos, et al. // Chemistry Select. – 2000. – V. 3. – I. 4. – P. 1157-1167. DOI: 10.1002/slct.201702478.
9. Офицеров, Е.Н. Кремний в биосфере / Е.Н. Офицеров // Химия и жизнь. – 2002. – № 7. – С. 32-35.
10. Блинов, А.В. Компьютерное квантово-химическое моделирование полимерной стабилизации наночастиц серебра / А.В. Блинов, М.А. Ясная, А.А. Блинова и др. // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. – 2019. – Вып. 11. – С. 414-421. DOI: 10.26456/pcascnn/2019.11.414.
11. Seidy, N. Structural properties, natural bond orbital, theory functional calculations (DFT), and energies for the α–halorganic compounds / N. Seidy, S. Ghammamy // Current World Environment. – 2012. – V. 7. – I. 2. – P. 221-226. DOI: 10.12944/CWE.7.2.05.
12. Ghamami, S. Density functional theory studies of structural properties and natural bond orbital for a new silver halo compound / S Ghamami, A. Lashgari // Open Access Library Journal. – 2014. – V. 1. – № 3. – P. 1-6. DOI: 10.4236/oalib.1100422.
13. Bader, R.F.W. Atoms in molecules: a quantum theory / R.F.W. Bader. – Oxford: Clarendon Press, 1994. – 458 р.