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


Исследование интеркаляции калия в структуру графен / MoS2

И.В. Чепкасов

ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.639

Краткое сообщение

Аннотация: Используя современные расчеты из первых принципов, в данной работе мы систематически изучали интеркаляцию атомов калия в гибридную двухслойную структуру графене/MoS2. В ходе исследования были определенны концентрации атомов калия при которых энергия формирования является отрицательной. Так в частности при концентрации атомов калия, по отношению к атомам молибдена, не более x=0,43 формирование слоя атомов калия между слоями графен/ MoS2 является энергетически выгодным. Начиная с концентрации атомов калия x>0,75 наблюдается увеличение расстояние между слоями графен и MoS2, что в дальнейшем приводит к разрушению структуры. Расчет зарядов показал, что атом калия при небольших концентрациях отдает примерно 0,8–0,85 электрона, 0,35 из которых перетекает на атомы углерода, а 0,4–0,5 перетекает на дисульфид молибдена. Расчёт разность электронных плотностей показал, что связь между слоями графена, дисульфид молибдена и калия имеет ковалентный характер.

Ключевые слова: калий-ионные аккумуляторы, аноды, интеркаляция, дихалькогениды переходных металлов, графен, теория функционала электронной плотности

  • Чепкасов Илья Васильевич – к.ф.-м.н., доцент кафедры программного обеспечения и вычислительной техники, ФГБОУ ВО «Хакасский государственный университет им. Н.Ф. Катанова»

Ссылка на статью:

Чепкасов, И.В. Исследование интеркаляции калия в структуру графен / MoS2 / И.В. Чепкасов // Физико-химические аспекты изучения кластеров, наноструктур и наноматериалов. — Тверь: Твер. гос. ун-т, 2021. — Вып. 13. — С. 639-645. DOI: 10.26456/pcascnn/2021.13.639.

Полный текст: загрузить PDF файл

Библиографический список:

1. Xu, J. Recent progress in graphite intercalation compounds for rechargeable metal (Li, Na, L, Al)‐ ion batteries / J. Xu, Y. Dou, Z. Wei et al. // Advanced Science. – 2017. – V. 4. – I. 10. – Art. № 1700146. – 14 p. DOI: 10.1002/advs.201700146.
2. Janek, J. A solid future for battery development / J. Janek, W.G. Zeier // Nature Energy. – 2016. – V. 1. – №. 9. – Art. № 16141. – 4 p. DOI: 10.1038/nenergy.2016.141.
3. Wang, Z. Van der Waals density functional study of the energetics of alkali metal intercalation in graphite / Z. Wang, S.M. Selbach, T. Grande // RSC Advances. – 2014. – V. 4. – I. 8. – P. 4069-4079. DOI: 10.1039/C3RA47187J.
4. Wang, Z. Diffusion of alkali metals in the first stage graphite intercalation compounds by vdW-DFT calculations / Z. Wang, A.P. Ratvik, T. Grande, S.M. Selbach // RSC Advances. – 2015. – V. 5. – I. 21. – P. 15985-15992. DOI: 10.1039/C4RA15529G.
5. Chen, Y.M. Hierarchical MoS2 tubular structures internally wired by carbon nanotubes as a highly stable anode material for lithium-ion batteries / Y.M. Chen, X.Y. Yu, Z. Li, U. Paik, X.W.D. Lou // Science Advances. – 2016. – V. 2. – I. 7. – Art. № e1600021. – 8 p. DOI: 10.1126/sciadv.1600021.
6. Shao, X. Lithium intercalation in graphene/ MoS2 composites: first-principles insights / X. Shao, K. Wang, R. Pang, X. Shi // The Journal of Physical Chemistry C. – 2015. – V. 119. – I. 46. – P. 25860-25867. DOI: 10.1021/acs.jpcc.5b06441.
7. Larson, D.T. Lithium intercalation in graphene–MoS2 heterostructures / D.T. Larson, I. Fampiou, G. Kim, E. Kaxiras // The Journal of Physical Chemistry C. – 2018. – V. 122. – I. 43. – P. 24535-24541. DOI: 10.1021/acs.jpcc.8b07548.
8. Massaro, A. First-principles study of Na intercalation and diffusion mechanisms at 2D MoS2/graphene interfaces / A. Massaro, A. Pecoraro, A.B. Muñoz-García, M. Pavone // The Journal of Physical Chemistry C. – 2021. – V. 125. – I. 4. – P. 2276-2286. DOI: 10.1021/acs.jpcc.0c10107.
9. Hosaka, T. Research development on K -ion batteries / T. Hosaka, K. Kubota, A.S. Hameed, S. Komaba // Chemical Reviews. – 2020. – V. 120. – I. 14. – P. 6358-6466. DOI: 10.1021/acs.chemrev.9b00463.
10. Tang, W. A grid-based Bader analysis algorithm without lattice bias / W. Tang, E. Sanville, G. Henkelman // Journal of Physics: Condensed Matter. – 2009. – V. 21. – № 8. – Art. № 084204. – 7 p. DOI: 10.1088/0953-8984/21/8/084204.

⇐ Предыдущая статья | Содержание | Следующая статья ⇒