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BN과 AlN 시트에 다양한 기체(COx, NOx, SOx)의 흡착에 관한 이론 연구

Theoretical Investigation for the Adsorption of Various Gases (COx, NOx, SOx) on the BN and AlN Sheets

대한화학회지 2017년 61권 1호 p.16 ~ 24
김성현 ( Kim Sung-Hyun ) - 한남대학교 생명나노과학대학 화학과

김백진 ( Kim Baek-Jin ) - 한남대학교 생명나노과학대학 화학과
신창호 ( Shin Chang-Ho ) - 한남대학교 생명나노과학대학 화학과
김승준 ( Kim Seung-Joon ) - 한남대학교 생명나노과학대학 화학과

Abstract

본 연구는 그래핀과 유사한 2차원 붕소-질소(BN)와 알루미늄-질소(AlN) 시트에 여러 대기 유해 가스(COx, NOx, SOx)가 흡착될 때의 구조적 특징과 결합에너지를 밀도 범함수 이론(DFT)과 MP2 방법을 사용하여 연구하였다. 분자 구조는 B3LYP/ 6-31G**와 CAM-B3LYP/6-31G**이론 수준에서 최적화하고, 진동 주파수를 계산하여 열역학적으로 가장 안정한 분자 구조를 확인하였다. 결합에너지는 MP2/6-31G** 이론 수준에서 한 점(single point) 에너지를 계산하고, 영점 진동에너지(ZPVE)와 바 탕집합 중첩에러(BSSE)를 모두 보정하였다. BN 시트에 가스의 흡착은 모두 물리흡착으로 예측되었으며, AlN 시트에 대한 가스 흡착은 COx나 NOx에 대해서는 물리흡착이 그리고 SOx에 대해서는 화학 흡착이 일어날 것으로 예측되었다.

The adsorption of various atmospheric harmful gases (COx, NOx, SOx) on graphene-like boron nitride(BN) and aluminum nitride(AlN) sheets was theoretically investigated using density functional theory (DFT) and MP2 methods. The structures were fully optimized at the B3LYP/6-31G** and CAM-B3LYP/ 6-31G** levels of theory and confirmed to be a local minimum by the calculation of the harmonic vibrational frequencies. The MP2 single-point binding energies were computed at the CAM-B3LYP/6-31G** optimized geometries. Also the zero-point vibrational energy (ZPVE) and 50%-basis set superposition error (BSSE) corrections were included. The adsorptions of gases on the BN sheet were predicted to be a physisorption process and the adsorptions of gases on the AlN sheet were predicted to be a physisorption process for COx and NOx but to be a chemisorption process for SOx.

키워드

붕소-질소 시트; 알루미늄-질소 시트; 밀도 범함수 이론; 대기 유해가스
BN sheet; AlN sheet; DFT; Atmospheric harmful gases (COx, NOx, SOx)
원문 및 링크아웃 정보
등재저널 정보
KCI