Calculations on the structures of MnB9 clusters and its interaction with H2
Nội dung chính của bài viết
Tóm tắt
The structures of the MnB9 cluster have been investigated by the theoretical calculations. The combination of the genetic algorithm and the density functional theory calculations (GA-DFT) find out seventeen minimum structures, including the local minimum structures and the global minimum structure. The MnB9 cluster can be formed by adding an Mn atom into the B9 cluster. There is also a strong interaction between the MnB9 cluster and the H2 molecule resulting in the expansion or dissociation of the H-H bond. This demonstrates the potential applicability of boron clusters doping manganese in the field of catalyst and adsorption.
Chi tiết bài viết
This work is licensed under a Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International License.
Từ khóa
GA-DFT, optimization, density functional theory, MnB9
Tài liệu tham khảo
Alexandrova, A. N., Boldyrev, A. I., Zhai, H.-J., & Wang, L.-S. (2006). All-boron aromatic clusters as potential new inorganic ligands and building blocks in chemistry. Coordination Chemistry Reviews, 250(21–22), 2811-2866. https://doi.org/10.1016/j.ccr.2006.03.032.
Giannozzi, P., Baroni, S., Bonini, N., Calandra, M., Car, R., Cavazzoni, C., Ceresoli, D., Chiarotti, G. L., Cococcioni, M., Dabo, I., Dal Corso, A., de Gironcoli, S., Fabris, S., Fratesi, G., Gebauer, R., Gerstmann, U., Gougoussis, C., Kokalj, A., Lazzeri, M., Martin-Samos, L., Marzari, N., Mauri, F., Mazzarello, R., Paolini, S., Pasquarello, A., Paulatto, L., Sbraccia, C., Scandolo, S., Sclauzero, G., Seitsonen, A. P., Smogunov, A., Umari, P., & Wentzcovitch, R. M. (2009). QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. Journal of Physics: Condensed Matter, 21(39), 395502. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502.
Huynh, B. P. H., Nguyen, M. T., Phan, T. C., Tran, Q. T., & Tran, V. T. (2018). An investigation of the geometrical and electronic structures of MnB0/−/+ clusters by multiconfigurational CASSCF/CASPT2 method. Dong Thap University Journal of Science, 30, 95-101. https://doi.org/10.52714/dthu.30.2.2018.557.
Jia, J., Li, X., Li, Y., Ma, L., & Wu, H.-S. (2014). Density functional theory investigation on the structure and stability of Sc2Bn (n=1–10) clusters. Computational and Theoretical Chemistry, 1027, 128-134. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2013.11.008.
Jia, J., Ma, L., Wang, J.-F., & Wu, H.-S. (2013). Structures and stabilities of ScBn (n = 1-12) clusters: an ab initio investigation. Journal of Molecular Modeling, 19(8), 3255-3261. https://doi.org/10.1007/s00894-013-1860-6.
Jian, T., Li, W.-L., Popov, I. A., Lopez, G. V., Chen, X., Boldyrev, A. I., Li, J., & Wang, L.-S. (2016). Manganese-centered tubular boron cluster - MnB16−: A new class of transition-metal molecules. Journal of Chemical Physics, 144(15), 154310. https://doi.org/10.1063/1.4946796.
Kumar, A., Vyas, N., & Ojha, A. K. (2020). Hydrogen storage in magnesium decorated boron clusters (Mg2Bn, n = 4–14): A density functional theory study. International Journal of Hydrogen Energy, 45(23), 12961-12971. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.03.018.
Kuraganti, V., Jain, A., Bar-Ziv, R., Ramasubramaniam, A., & Bar-Sadan, M. (2019). Manganese doping of MoSe2 promotes active defect sites for hydrogen evolution. ACS Applied Materials & Interfaces, 11(28), 25155-25162. https://doi.org/10.1021/acsami.9b05670.
Liu, X., Zhao, G.-f., Guo, L.-j., Jing, Q., & Luo, Y.-h. (2007). Structural, electronic, and magnetic properties of MBn (M= Cr, Mn, Fe, Co, Ni, n≤7) clusters. Physical Review A, 75(6), 063201. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.063201.
Lyakhov, A. O., Oganov, A. R., Stokes, H. T., & Zhu, Q. (2013). New developments in evolutionary structure prediction algorithm USPEX. Computer Physics Communications, 184(4), 1172-1182. https://doi.org/10.1016/j.cpc.2012.12.009.
Neese, F. (2012). The ORCA program system. Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci, 2(1), 73-78.
Nguyen, M. T., & Bui, T. T. (2022). Study the structure, stability and CO2 adsorption of the ScVB5 cluster. Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 11(1), 49-59. https://doi.org/10.51316/jca.2022.008.
Nguyen, M. T., Nguyen, T. H. H., Dang, T. T. L., Ly, H. H., Phan, T. C., Bui, V. T., Bui, T. T., Tran, Q. T., & Tran, V. T. (2019). The structural calculations of B40/-/+ and MnB30/-/+ clusters. Vietnam Journal of Chemistry, 57(6E1,2), 408-412.
Nguyen, M. T., Nguyen, T. N. T., Nguyen, T. L. H., & Bui, T. T. (2021). An investigation on the structures of Sc2B8 clusters by a combination of the genetic algorithm and density functional theory (GA-DFT) and its CO-adsorption. Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 10(2), 65-71. https://doi.org/10.51316/jca.2021.030.
Oganov, A. R., & Glass, C. W. (2006). Crystal structure prediction using ab initio evolutionary techniques: principles and applications. Journal of Chemical Physics, 124(24), 244704. https://doi.org/10.1063/1.2210932.
Oganov, A. R., Lyakhov, A. O., & Valle, M. (2011). How evolutionary crystal structure prediction works - and why. Accounts of Chemical Research, 44(3), 227-237. https://doi.org/10.1021/ar1001318.
Ray, S. S., Sahoo, S. R., & Sahu, S. (2019). Hydrogen storage in scandium doped small boron clusters (BnSc2, n=3–10): A density functional study. International Journal of Hydrogen Energy, 44(12), 6019-6030. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.12.109.
Rydén, J., Öberg, S., Heggie, M., Rayson, M., & Briddon, P. (2013). Hydrogen storage in the manganese containing metal–organic framework MOF-73. Microporous and Mesoporous Materials, 165, 205-209. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.08.024.
Shakerzadeh, E., Duong, V. L., Tahmasebi, E., & Nguyen, M. T. (2019). The scandium doped boron cluster B27Sc2+: a fruit can-like structure. Physical Chemistry Chemical Physics, 21(17), 8933-8939. https://doi.org/10.1039/C9CP00892F.
Tran, T. M. N., Nguyen, M. T., Tran, Q. T., & Tran, V. T. (2019). A CASSCF/CASPT2 MnB20/−/+. Dong Thap University Journal of Science, 40, 53-59. https://doi.org/10.52714/dthu.40.10.2019.733.
Tran, T. T. H., & Nguyen, V. H. (2020). Zero-point vibration of the adsorbed hydrogen on the Pt(110) surface. Adsorption, 26(3), 453-459. https://doi.org/10.1007/s10450-019-00195-2.
Tran, V. T., Ngo, T. P. A., Tran, T. T., Nguyen, T. H. H., Nguyen, M. T., Tran, Q. T., & Nguyen, H. L. (2020). Structures and properties of VB5−/0 clusters from density functional theory calculations. Dong Thap University Journal of Science, 9(5), 59-67. https://doi.org/10.52714/dthu.9.5.2020.818.
Zhao, L., Qu, X., Wang, Y., Lv, J., Zhang, L., Hu, Z., Gu, G., & Ma, Y. (2017). Effects of manganese doping on the structure evolution of small-sized boron clusters. Journal of Physics: Condensed Matter, 29(26), 265401. https://doi.org/10.1088/1361-648X/aa7190.
Giannozzi, P., Baroni, S., Bonini, N., Calandra, M., Car, R., Cavazzoni, C., Ceresoli, D., Chiarotti, G. L., Cococcioni, M., Dabo, I., Dal Corso, A., de Gironcoli, S., Fabris, S., Fratesi, G., Gebauer, R., Gerstmann, U., Gougoussis, C., Kokalj, A., Lazzeri, M., Martin-Samos, L., Marzari, N., Mauri, F., Mazzarello, R., Paolini, S., Pasquarello, A., Paulatto, L., Sbraccia, C., Scandolo, S., Sclauzero, G., Seitsonen, A. P., Smogunov, A., Umari, P., & Wentzcovitch, R. M. (2009). QUANTUM ESPRESSO: a modular and open-source software project for quantum simulations of materials. Journal of Physics: Condensed Matter, 21(39), 395502. https://doi.org/10.1088/0953-8984/21/39/395502.
Huynh, B. P. H., Nguyen, M. T., Phan, T. C., Tran, Q. T., & Tran, V. T. (2018). An investigation of the geometrical and electronic structures of MnB0/−/+ clusters by multiconfigurational CASSCF/CASPT2 method. Dong Thap University Journal of Science, 30, 95-101. https://doi.org/10.52714/dthu.30.2.2018.557.
Jia, J., Li, X., Li, Y., Ma, L., & Wu, H.-S. (2014). Density functional theory investigation on the structure and stability of Sc2Bn (n=1–10) clusters. Computational and Theoretical Chemistry, 1027, 128-134. https://doi.org/10.1016/j.comptc.2013.11.008.
Jia, J., Ma, L., Wang, J.-F., & Wu, H.-S. (2013). Structures and stabilities of ScBn (n = 1-12) clusters: an ab initio investigation. Journal of Molecular Modeling, 19(8), 3255-3261. https://doi.org/10.1007/s00894-013-1860-6.
Jian, T., Li, W.-L., Popov, I. A., Lopez, G. V., Chen, X., Boldyrev, A. I., Li, J., & Wang, L.-S. (2016). Manganese-centered tubular boron cluster - MnB16−: A new class of transition-metal molecules. Journal of Chemical Physics, 144(15), 154310. https://doi.org/10.1063/1.4946796.
Kumar, A., Vyas, N., & Ojha, A. K. (2020). Hydrogen storage in magnesium decorated boron clusters (Mg2Bn, n = 4–14): A density functional theory study. International Journal of Hydrogen Energy, 45(23), 12961-12971. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2020.03.018.
Kuraganti, V., Jain, A., Bar-Ziv, R., Ramasubramaniam, A., & Bar-Sadan, M. (2019). Manganese doping of MoSe2 promotes active defect sites for hydrogen evolution. ACS Applied Materials & Interfaces, 11(28), 25155-25162. https://doi.org/10.1021/acsami.9b05670.
Liu, X., Zhao, G.-f., Guo, L.-j., Jing, Q., & Luo, Y.-h. (2007). Structural, electronic, and magnetic properties of MBn (M= Cr, Mn, Fe, Co, Ni, n≤7) clusters. Physical Review A, 75(6), 063201. https://doi.org/10.1103/PhysRevA.75.063201.
Lyakhov, A. O., Oganov, A. R., Stokes, H. T., & Zhu, Q. (2013). New developments in evolutionary structure prediction algorithm USPEX. Computer Physics Communications, 184(4), 1172-1182. https://doi.org/10.1016/j.cpc.2012.12.009.
Neese, F. (2012). The ORCA program system. Wiley Interdiscip. Rev. Comput. Mol. Sci, 2(1), 73-78.
Nguyen, M. T., & Bui, T. T. (2022). Study the structure, stability and CO2 adsorption of the ScVB5 cluster. Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 11(1), 49-59. https://doi.org/10.51316/jca.2022.008.
Nguyen, M. T., Nguyen, T. H. H., Dang, T. T. L., Ly, H. H., Phan, T. C., Bui, V. T., Bui, T. T., Tran, Q. T., & Tran, V. T. (2019). The structural calculations of B40/-/+ and MnB30/-/+ clusters. Vietnam Journal of Chemistry, 57(6E1,2), 408-412.
Nguyen, M. T., Nguyen, T. N. T., Nguyen, T. L. H., & Bui, T. T. (2021). An investigation on the structures of Sc2B8 clusters by a combination of the genetic algorithm and density functional theory (GA-DFT) and its CO-adsorption. Vietnam Journal of Catalysis and Adsorption, 10(2), 65-71. https://doi.org/10.51316/jca.2021.030.
Oganov, A. R., & Glass, C. W. (2006). Crystal structure prediction using ab initio evolutionary techniques: principles and applications. Journal of Chemical Physics, 124(24), 244704. https://doi.org/10.1063/1.2210932.
Oganov, A. R., Lyakhov, A. O., & Valle, M. (2011). How evolutionary crystal structure prediction works - and why. Accounts of Chemical Research, 44(3), 227-237. https://doi.org/10.1021/ar1001318.
Ray, S. S., Sahoo, S. R., & Sahu, S. (2019). Hydrogen storage in scandium doped small boron clusters (BnSc2, n=3–10): A density functional study. International Journal of Hydrogen Energy, 44(12), 6019-6030. https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2018.12.109.
Rydén, J., Öberg, S., Heggie, M., Rayson, M., & Briddon, P. (2013). Hydrogen storage in the manganese containing metal–organic framework MOF-73. Microporous and Mesoporous Materials, 165, 205-209. https://doi.org/10.1016/j.micromeso.2012.08.024.
Shakerzadeh, E., Duong, V. L., Tahmasebi, E., & Nguyen, M. T. (2019). The scandium doped boron cluster B27Sc2+: a fruit can-like structure. Physical Chemistry Chemical Physics, 21(17), 8933-8939. https://doi.org/10.1039/C9CP00892F.
Tran, T. M. N., Nguyen, M. T., Tran, Q. T., & Tran, V. T. (2019). A CASSCF/CASPT2 MnB20/−/+. Dong Thap University Journal of Science, 40, 53-59. https://doi.org/10.52714/dthu.40.10.2019.733.
Tran, T. T. H., & Nguyen, V. H. (2020). Zero-point vibration of the adsorbed hydrogen on the Pt(110) surface. Adsorption, 26(3), 453-459. https://doi.org/10.1007/s10450-019-00195-2.
Tran, V. T., Ngo, T. P. A., Tran, T. T., Nguyen, T. H. H., Nguyen, M. T., Tran, Q. T., & Nguyen, H. L. (2020). Structures and properties of VB5−/0 clusters from density functional theory calculations. Dong Thap University Journal of Science, 9(5), 59-67. https://doi.org/10.52714/dthu.9.5.2020.818.
Zhao, L., Qu, X., Wang, Y., Lv, J., Zhang, L., Hu, Z., Gu, G., & Ma, Y. (2017). Effects of manganese doping on the structure evolution of small-sized boron clusters. Journal of Physics: Condensed Matter, 29(26), 265401. https://doi.org/10.1088/1361-648X/aa7190.
Các bài báo được đọc nhiều nhất của cùng tác giả
- Hoàng Thị Thùy Dương, Hồ Sỹ Linh, Sử dụng chức năng SOLVE trên máy tính cầm tay CASIO để giải một số bài toán hóa học ở bậc đại học , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 12 Số 8 (2023): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Việt)
- Nguyen Minh Thao, PGS.TS. Bui Tho Thanh, Phan Trung Cang, Ho Sy Linh, Ho Sy Thang, Calculations on the stable structures of ScGe5 cluster on the potential energy surface and its CO adsorption , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 13 Số 5 (2024): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Anh)
- Bui Van Thang, Nguyen Thi Ngoc Qui, Tran Thi Xuan Mai, Nguyen Minh Thao, An investigation on the adsorption of methylene blue from water by MnFe2O4-modified diatomite , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 12 Số 5 (2023): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Anh)
- Nguyễn Minh Thảo, Phạm Minh Xuân, Tổng hợp vật liệu nano spinel Li4Mn5O12 bằng phương pháp thủy nhiệt , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 23 (2016): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- Tran Van Tan, Ngo Thi Phuoc An, Tran Thanh Tuan, Nguyen Thi Hong Hanh, Nguyen Minh Thao, Tran Quoc Tri, Nguyen Hoang Lin, Structures and properties of VB5−/0 clusters from density functional theory calculations , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 9 Số 5 (2020): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Anh)
- Huỳnh Bạch Phúc Hậu, Nguyễn Minh Thảo, Phan Trung Cang, Trần Quốc Trị, Trần Văn Tân, Nghiên cứu các trạng thái electron của các cluster MnB0/-/+ bằng phương pháp tính đa cấu hình CASSCF/CASPT2 , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 30 (2018): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- Nguyễn Văn Hưng, Nguyễn Ngọc Bích, Phan Trung Cang, Lê Thanh Tuyền, Đánh giá khả năng xử lý nước thải chế biến thủy sản trên vật liệu nano SiO2 với quy mô pilot , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 31 (2018): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- Nguyen Minh Thao, Bui Tho Thanh, Ho Sy Thang, Nguyen Van Hung, Nguyen Huu Nghi, Calculations on the structures of ScGenSc0/- (n = 3, 4) clusters , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Tập 11 Số 5 (2022): Chuyên san Khoa học Tự nhiên (Tiếng Anh)
- Trần Thị Mỹ Nhân, Nguyễn Minh Thảo, Trần Quốc Trị, Trần Văn Tân, Nghiên cứu các trạng thái electron của các cluster MnB20/−/+ , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 40 (2019): Phần B - Khoa học Tự nhiên
- Trần Văn Trận, Trần Quốc Trị, Nguyễn Minh Thảo, Phan Trung Cang, Trần Văn Tân, Phân tích phổ quang electron của cluster MnS- bằng hóa học lượng tử tính toán , Tạp chí Khoa học Đại học Đồng Tháp: Số 21 (2016): Phần B - Khoa học Tự nhiên