Модифицирование поверхности углеродной нанотрубки оксидом меди для дальнейшего применения в сенсорах на основе газочувствительных систем оксидов азота
Журнал: НБИ технологии @nbi-technologies
Рубрика: Нанотехнологии и наноматериалы
Статья в выпуске: 2 т.19, 2025 года.
Бесплатный доступ
В данной работе будет исследоваться основное квантово-химическое взаимодействие однослойной углеродной нанотрубки тип (6,6), на границе которой замыкались псевдоатомами водорода, с оксидом меди. Рассматриваются два моделирования приближения оксида меди. В данном случае моделируется последовательное приближение оксида меди к поверхности УНТ атомом кислорода. Моделирование выполнено в рамках модели молекулярного кластера с использованием расчетного метода DFT, функционала B3LYP и базисного набора 3-21G. В рамках теории функционала плотности сделан вывод о том, что при взаимодействии оксида меди атомом кислорода над выбранном атомом углерода поверхности УНТ, находящимся примерно в середине молекулярного кластера, происходит процесс адсорбции и образуется стабильный комплекс. Также исследуются энергии и расстояния адсорбции. Кроме того, проводится моделирование взаимодействия композитов УНТ-CuO (УНТ-оксид меди) с оксидом азота (II) и диоксидом азота. В результате исследования найдены основные характеристики возможности взаимодействия композита с оксидами азота. Сделан вывод о применении композита УНТ-CuO для создания на их основе газовых сенсоров с оксидом азота.
Короткий адрес: https://sciup.org/149151793
IDS: 149151793 | УДК: 538.9:553.583.2 | DOI: 10.15688/NBIT.jvolsu.2025.2.5
Modification of carbon nanotube surface with copper oxide for further application with nitric oxide gas-sensitive systems
Currently, much interest in research is directed to improving the electrochemical sensors, supercapacitors, batteries, and catalysts based on the electrochemical properties of CNTs with metal oxide heterostructures. In this paper, the main quantum-chemical interaction of a single-walled carbon nanotube of the (6.6) type, at the boundary of which pseudo-atoms of hydrogen were closed, with copper oxide will be investigated. Two simulations of the copper oxide approximation are considered. In this case, a successive approximation of copper oxide to the CNT surface by an oxygen atom is simulated. The simulation is performed within the framework of the molecular cluster model using the DFT calculation method, the B3LYP functional, and the 3-21G basis set. Within the framework of the density functional theory, it is concluded that when copper oxide interacts with an oxygen atom over a selected carbon atom of the CNT surface, located approximately in the middle of the molecular cluster, the adsorption process occurs and a stable complex is formed. The energies and distances of adsorption are also studied. In addition, the interaction of CNT-CuO (CNT – copper oxide) composites with methane and carbon dioxide is simulated. As a result of the study, the main characteristics of the possibility of interaction of the composite with nitrogen oxides were found. A conclusion was made on the use of CNT-CuO composites for the creation of gas sensors with nitrogen oxide on their basis.
