Quantum chemical simulation of MoO3 dispergation on hydroxylated SiO2 surface

Author:

Nasiedkin D. B., ,Nazarchuk M. O.,Grebenyuk A. G.,Sharanda L. F.,Plyuto Yu. V., , , ,

Abstract

Метою даної роботи є оцінка енергетичної сприятливості утворення різних молібдатних груп (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2 та =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 під час термічно ініційованого диспергування MoO3 на гідроксильованій поверхні SiO2. Для цього було здійснено квантовохімічне моделювання реакції O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O в температурному інтервалі 300–1100 K із використанням обмеженого методу Хартрі-Фока (наближення ЛКАО) з валентним базисом SBKJC (Stevens-Basch-Krauss-Jasien-Cundari). Кластер O12Si10(OH)16, який являє собою структурний фрагмент кристала β‑кристобаліту, був використаний як модель високогідроксильованої поверхні кремнезему. Ми розглянули дві структури молібдатних груп (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2, прикріплених до кремнеземного кластера O12Si10(OH)16 через силанольні групи. Молібдатні групи (Etot ‑584.60147 Hartree), прикріплені до кремнеземного кластера через віддалені силанольні групи, виявляються більш енергетично вигідними, ніж молібдатні групи (Etot ‑584.56565 Hartree), прикріплені до кремнеземного кластера через сусідні силанольні групи. Енергія молібдатних груп =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 (Etot ‑584.48399 Hartree), прикріплених до кремнеземного кластера O12Si10(OH)16 через силандіольні групи, менш енергетично вигідні в порівнянні з подібними групами, прикріпленими через силанольні групи, через більше напруження кута між зв’язками. Знайдено, що реакція O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O в температурному інтервалі 300–1100 K, змодельована шляхом квантовохімічних розрахунків, свідчить, що процес диспергування MoO3 на гідроксильованій поверхні SiO2 є енергетично вигідним. Експ The aim of the present work is to evaluate the energetic favourability of the formation of different molybdate species (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2 and =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 during the thermally induced MoO3 dispergation on hydroxylated SiO2 surface. In order to do this a quantum chemical modelling of the reaction O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O within the temperature interval of 300–1100 K was undertaken using the Restricted Hartree-Fock method (the LCAO approximation) with the SBKJC (Stevens-Basch-Krauss-Jasien-Cundari) valence basis set. The cluster O12Si10(OH)16 which represents a structural fragment of a β‑cristobalite crystal was used in this work as a model of highly hydroxylated silica surface. We considered two structures of molybdate (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2 species attached to O12Si10(OH)16 silica cluster via silanol groups. Molybdate species (Etot ‑584.60147 Hartree) attached to silica cluster via distant silanols appeared more energetically favourable than molybdate species (Etot ‑584.56565 Hartree) attached to silica cluster via nearby silanols. The energy of molybdate =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 species (Etot ‑584.48399 Hartree) attached to O12Si10(OH)16 silica cluster via silanediol group is less favourable energetically in comparison with those attached via silanol groups because of higher bond angle straining. The reaction O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O in the temperature interval of 300–1100 K which simulates by quantum chemical calculations the dispergation of MoO3 on hydroxylated SiO2 surface was found to be energetically favourable. The experimentally optimised temperature of ca. 800 K required for dispergation of MoO3 on hydroxylated SiO2 surface is determined by MoO3 evaporation and transportation via the gas phase. ериментальна оптимальна температура (близько 800 K), потрібна для диспергування MoO3 на гідроксильованій поверхні SiO2, визначається випаровуванням та перенесенням MoO3 в газовій фазі.

Publisher

National Academy of Sciences of Ukraine (Co. LTD Ukrinformnauka) (Publications)

同舟云学术

1.学者识别学者识别

2.学术分析学术分析

3.人才评估人才评估

"同舟云学术"是以全球学者为主线,采集、加工和组织学术论文而形成的新型学术文献查询和分析系统,可以对全球学者进行文献检索和人才价值评估。用户可以通过关注某些学科领域的顶尖人物而持续追踪该领域的学科进展和研究前沿。经过近期的数据扩容,当前同舟云学术共收录了国内外主流学术期刊6万余种,收集的期刊论文及会议论文总量共计约1.5亿篇,并以每天添加12000余篇中外论文的速度递增。我们也可以为用户提供个性化、定制化的学者数据。欢迎来电咨询!咨询电话:010-8811{复制后删除}0370

www.globalauthorid.com

TOP

Copyright © 2019-2024 北京同舟云网络信息技术有限公司
京公网安备11010802033243号  京ICP备18003416号-3