Abstract
The article reports a theoretical quantum chemical study of the adsorption mechanisms in atomic and molecular hydrogen on the surface of an advanced polymeric material – pyrolized polyacrylonitrile (PPAN). Three variants of atomic hydrogen orientation and five variants of molecular hydrogen orientation over one− and two−layer PPAN surface have been considered. The variants differed in the positions of nitrogen atoms in the close vicinity of a selected adsorption center in the polymer. Potential adsorption energy profiles of atomic hydrogen and hydrogen molecules have been constructed and analyzed, and the main power and geometrical characteristics of the processes have been defined. Charge redistributions in the systems have been studied. We show that neither a hydrogen atom, nor a hydrogen molecule can be adsorbed over the hexagon center of single−layer PPAN surfaces, and in other cases chemical adsorption occurs. For adsorption over the surface of two−layer PPAN, any orientation variants of a hydrogen molecule are possible. A negative influence of nitrogen atom of the polymer surface on the efficiency of atomic hydrogen adsorption has been established, whereas its influence on the adsorption of molecular hydrogen is positive.
Highlights
ПИРОЛИЗОВАННОГО ПОЛИАКРИЛОНИТРИЛАВолгоградский государственный университет, *Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС».
Представлены результаты теоретического квантово−химического изучения механизмов адсорбции атомарного и молекулярного водорода на поверхности современного полимерного материала — пиролизованного полиакрилонитрила (ППАН).
Что ни атом, ни молекула водорода не могут адсорбироваться над центром гексагона поверхности однослойного ППАН, в остальных случаях реализуется химическая адсорбция.
Summary
Волгоградский государственный университет, *Национальный исследовательский технологический университет «МИСиС». Представлены результаты теоретического квантово−химического изучения механизмов адсорбции атомарного и молекулярного водорода на поверхности современного полимерного материала — пиролизованного полиакрилонитрила (ППАН). Что ни атом, ни молекула водорода не могут адсорбироваться над центром гексагона поверхности однослойного ППАН, в остальных случаях реализуется химическая адсорбция. Для адсорбции над поверхностью двухслойного ППАН адсорбция возможна для всех вариантов ориентации молекулы водорода. На энергетической кривой взаимодействия атома водорода и поверхности ППАН для варианта 2 взаимной ориентации имеется минимум 1. Профили поверхности потенциальной энергии процесса адсорбции атома водорода на поверхности монослоя ППАН для различных вариантов ориентации атома водорода относительно поверхности ППАН: а — вариант 1; б — вариант 2; в — вариант 3. 1. Один атом водорода молекулы H2 ориентирован на атом углерода поверхности ППАН, в ближайшем окружении которого (на расстоянии до второго соседа включительно) имеются четыре атома азота Один атом водорода молекулы H2 ориентирован на атом углерода поверхности ППАН, в ближайшем окружении которого (на расстоянии до второго соседа включительно) имеются четыре атома азота (рис. 2, атом 1); молекула H2 расположена параллельно связи С—С (обозначена номерами 1—1′ на рис. 2)
Sign-in/Register to view highlights & summary Sign-in/Register to access full text options 
Talk to us
Join us for a 30 min session where you can share your feedback and ask us any queries you have
Schedule a callMore From: Izvestiya Vysshikh Uchebnykh Zavedenii. Materialy Elektronnoi Tekhniki = Materials of Electronics Engineering
Disclaimer: All third-party content on this website/platform is and will remain the property of their respective owners and is provided on "as is" basis without any warranties, express or implied. Use of third-party content does not indicate any affiliation, sponsorship with or endorsement by them. Any references to third-party content is to identify the corresponding services and shall be considered fair use under The CopyrightLaw.
