مطالعه خواص ساختاری و الکترونی نانو کلاسترهای نقره(Ag2-Ag10) و بررسی بر هم کنش آن ها با کربن مونو اکسید به روش نظریه تابعی دانسیته

نوع مقاله: مقاله علمی پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه سمنان دانشکده شیمی

2 دانشکده شیمی، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران

3 دنشگاه سمنان دانشکده شیمی

چکیده

خواص ساختاری و الکترونی کلاسترهای نقره از 2 تا 10 اتم و برهمکنش آنها با کربن مونو اکسید با استفاده از نظریه تابعی دانسیته بررسی شده است. فاصله تعادلی متوسط Ag-Ag و انرژی اتصال بر اتم، با بزرگتر شدن کلاستر افزایش می یابند و نهایتا به مقادیر تجربی آنها برای توده نزدیک می‌شوند. کلاستر Ag3 دارای کمترین اختلاف انرژی مربوط به اوربیتالهای هومو و لومو (ΔEH-L) است که نشان دهنده واکنش پذیری بیشتر این کلاستر نسبت به سایر کلاسترها می باشد. جذب از سمت اتم کربن روی یک اتم نقره از کلاستر پایدارترین حالتهای جذب کربن مونواکسید روی کلاسترها را ایجاد می‌کند. بیشترین انرژی جذب کربن مونواکسید، مربوط به Ag3 می باشد که به دلیل واکنش پذیری زیاد این کلاستر است. محاسبات NBO نشان داد که هنگام جذب کربن مونواکسید روی کلاسترها، دانسیته بار از اوربیتالهای sو p اکسیژن به اوربیتال p نقره منتقل می‌شود. همچنین مرتبه های پیوند وایبرگ با استفاده از محاسبات NBO محاسبه گردید.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

DFT study of electronic and structural properties of Agn (n=2-10) nano clusters and their interaction with carbon monoxide

نویسنده [English]

  • Ali Arab 2
چکیده [English]

The electronic and structural properties of Agn (n=2-10) nano clusters and their interaction with carbon monoxide have been investigated using DFT. The average equilibrium Ag-Ag distance and binding energy per atom of clusters increase with cluster size and close to the experimental values of bulk material. The smallest HOMO-LUMO energy gap (ΔEH-L) is related to the Ag3 cluster indicating more reactivity of this cluster compared to the other clusters. The most stable adsorption modes of CO are adsorption from carbon end to the one atom of the cluster. The maximum CO adsorption energy was observed for the Ag3 cluster because of the more reactivity of this cluster. The NBO calculations revealed that for CO adsorption, charge density has been transferred from s and p orbitals of the oxygen atom to the p orbital of sliver atom of the cluster. The Wiberg bond indexes were also calculated according to the NBO calculations

کلیدواژه‌ها [English]

  • Ag nano cluster
  • DFT
  • Carbon monoxide
  • Adsorption
  • Electronic properties

[1] A.W. Castleman , J.K.H. Bowen , J. Phys. Chem. 100 (1996) 12911.

[2] O.D. Haberlen, S. C. Chung, M. Stener, N. Rosch. J. Chem. Phys. 106 (1997) 5189.

[3] M.N. Hunda, A.K. Ray, Phys. Rev. A. 67 (2003) 013201.

[4]  X. Wu, L. Senapati, S.K. Nayak, A. Selloni, M. Hajaligol, J. Chem. Phys. 117 ( 2002) 4010.

[5] F. D. Bardizi, H. Kangarlou, J. Appl. Sci. & Agric., 8(5)( 2013) 658.

[6] W.J. Parak, D. Gerion, T. Pellegrino, D. Zanchet, C. Micheel, S.C. Williams, R. Boudreau, M.A. Le Gros, C.A. Larabelland, A.P. Alivisatos, Nanotechnol., 14 (2003) R15.

[7] A. Serra, E. Filippo, M. Re, M. Palmisano, M. Vittori-Antisari, A. Buccolieri, D. Manno, Nanotechnol., 20 (2009) 165501.

[8] R.S. Eachus, A.P. Marchetti, A. A. Muenter, Annu. Rev. Phys. Chem. 50 ( 1999) 117.

[9] G. M. Koretsky, M.B. Knickelbein. J. Chem. Phys, 107 (1997) 10555.

[10]. S. H. Kim, G. M. Ribeiro, D. A. A. Ohlberg, R. S. Williams, J. R. Heath., J. Phys. Chem. B, 103 (47), (1999)10341.

[11] R. Fournier, J. Chem. Phys. 115 (2001) 2165.

]12[ شفیعی گل،حیدرعلی; مرادی، اعظم، مجله شیمی کاربردی (اندیشه علوم) ، شماره 39، (1395)، ص 9.

[13] H.H. Kung, M.C. Kung, Catal. Today. 97 (2004) 219.

[14]. J. L. Rao, G. K. Chaitanya, S. Basavaraja, K. Bhanuprakash, A.Venkataramana. J. Mol. Struct. (THEOCHEM) 803 (2007) 89.

[15] W. Eberhardt, Surf. Sci. 500 (2002) 242.

]16[ عرب، علی; گبل، فریدون، مجله شیمی کاربردی (اندیشه علوم) ، شماره 34، (1394)، ص 35.

 [17] B. Deka, R.C. Kalita, Eur. Phys. J. D (E PJ D) 53 (2009) 51.

[18] A. Murdoch, A.G. Trant, J. Gustafson, T.E. Jones, T.C.Q. Noakes, P. Bailey, C.J. Baddeley. Surf. Sci. 646 (2016) 31.

[19] M. Rezaei-Sameti, S. Yaghoobi. Comput. Condens. Matter, 3 (2015) 21.

[20] B. Tremblay, L. Manceron, J. Chem. Phys. 250 (1999) 187.

[21] X. Hao, B. Wang, Q. Wang,  R. Zhang, D. Li, Phys. Chem. Chem. Phys., 18(2016) 17606.

[22] N. Liu, L. Guo, Z. Cao, W. Li, X. Zheng, Y. Shi, J. Guo, Y. Xi. J. Phys. Chem. A 120(2016) 2408.

[23] A.D. Becke, J. Chem. Phys. 98 (1993) 1372.

[24] J.P. Perdew, J.A. Chevary, S.H. Vosko, K.A. Jackson, M.R. Pederson, D.J. Singh, C. Fiolhais, Phys. Rev. B. 46 (1992) 6671.

[25] P.J. Hay, W.R. Wadt, J. Chem. Phys. 82 (1985) 270.

[26] K. Raghavachari, J.S. Binkley, R. Seeger, J.A. Pople, J. Chem. Phys. 72 (1980) 650.

[27]M. J. Frisch, and et al., Gaussian 09, Revision A.02, Wallingford CT, 2009.

[28] S.  Srinivas, U.A. Salian, J.  Jellinek, Series C: Metal-Ligand Interactions in Chemistry, Physics and Biology, 546 ( 2000) 295.

[29] B. Simard, P.A. Hackett, A.M. James, P.R.R. Langridge-Smith, Chem. Phys. Lett. 186 (1991) 415.

[30] M.D. Morse, Chem. Rve. 86 (1986) 1049.

[31] D.S. Pesic, B.R. Vujisic., J. Mol. Spectrosc. 98 (1991) 7981.

[32] H.G. Krarner, V. Beutel, K. Weyers, W. Demtroder, Chern. Phys. Lett. 193 (1992) 331.

[33] M.A. Tafoughalt, M. Samah. Physica B. 407 (2012) 2014.

[34] K. Hilpert, K.A. Gingerich, Phys. Chem. 84 (1980) 739.

[35] K. Balasubramanian, P.Y. Feng, Chem. Phys. Lett. 159 (1989) 452.

[36] J. Flad, G. Igel-Mann,  H. Preuss, H. Stoll, J. Chem. Phys. 90 ( 1984) 257.

[37] C.W. Bauschlicher, S.R. Langoff, H. Partridge, J. Chem. Phys. 93 (1990) 8l33.

[38] K.K. Das, K. Balasubramanian, Chem. Phys.Lett. 176 (1991) 571.

[39] I.G. Kaplan, R. Santamaria, O. Novaro, Chem. Phys. Lett. 218 (1994) 395.

[40]R. Pouteau, J.L. Heully, F. Spiegelmann, Z. Phys. D- Atoms, Molecules and clusters, 40 ( 1997) 479.

[41] T.L. Haslett, K.A. Bosnick, M. Moskovits, J. Chem. Phys. 108 (1998) 3453.

[42] G. Alameddin, J. Hunter, D. Cameron, M.M. Kappes, Chem. Phys. Lett. 192 (1992) 122.

[43] V.B. Koutecky, L. Cespiva, P. Fantucci, J. Kouteckey J. Chem. Phys. 98 (1993) 7981.

[44] J. Zhao, Y. Luo, G. Wang, Eur. Phys. J. D (E PJ D) 14 (2001) 309.

[45] T.M. Soini, A. Genest, A. Nikodem, N. Rosch, J. Chem. Theor. Comp. 10 (2014) 4408.

[46] R. Koitz, T.M. Soini, A. Genest, S.B. Trickey, N. Rosch. J. Chem. Phys. 137 (2012) 034102.

[47] S. Kruger, S. Vent, F. Nortemann, M. Staufer, N. Rosch, J. Chem. Phys. 115 (2001) 2082.

[48] I.V. Yudanov, M. Metzner, A. Genest, N. Rosch, J. Phys.Chem. C 112 (2008) 20269.

[49] Y. Zhang, J.L. Whitten, J. Mol. Struct. (THEOCHEM), 903 (2009) 28.

[50] W. H. QI, M. P. Wang, J. Mater. Sci. Lett. 21(2002) 1743.

[51] C. Kittle, “Solid State Physics,” 5th ed. John Wiley & Sons, New York, 1976.

[52] K. B. Wiberg, Tetrahedron, 24 (1968) 1083.