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게르마닌 시트의 대기오염 기체 흡착에 대한 이론적 연구

Theoretical Investigation for the Adsorption of Atmospheric Harmful Gases on the Germanene Sheet

대한화학회지 2020년 64권 6호 p.334 ~ 344
서현일, 김동현, 백수진, 신창호, 김승준,
소속 상세정보
서현일 ( Seo Hyun-Il ) - Hannam University Department of Chemistry
김동현 ( Kim Dong-Hyun ) - Hannam University Department of Chemistry
백수진 ( Baek Soo-Jin ) - Hannam University Department of Chemistry
신창호 ( Shin Chang-Ho ) - KT&G Central Research Institute
김승준 ( Kim Seung-Joon ) - Hannam University Department of Chemistry

Abstract

본 연구는 그래핀과 유사한 IV족 나노 시트로서 말단을 수소로 처리한 게르마닌(Germanene) 이차원(2D) 시트에 여러 유 해 가스(COx, NOx, SOx)를 흡착시켰을 때 구조적 변화와 흡착에너지를 이론적으로 계산하였다. 이론 방법은 밀도 범함수 이론 (density functional theory, DFT) 가운데 B3LYP와 CAM-B3lYP을 사용하였으며, 바탕집합(basis set)으로는 cc-pvDZ를 사용하였다. 분 자 구조를 각 이론 수준에서 최적화한 후 진동 주파수를 계산하여 열역학적으로 가장 안정한 분자 구조를 확인하였다. 게르마닌 시트에 기체의 흡착은 CO, CO2, NO, SO2 가스의 경우 물리 흡착을 나타내었으며, NO2, SO, SO2 등은 화학 흡착을 나타내었다.

The adsorption of various atmospheric harmful gases (COx, NOx, SOx) on graphene-like Germanene 2D sheet was theoretically investigated using density functional theory(DFT) method. The structures were fully optimized at the B3LYP/cc-pvDZ and CAM-B3LYP/cc-pvDZ levels of theory and confirmed to be a local minimum by the calculation of the harmonic vibrational frequencies. The adsorptions of gases on the Germanene sheet were predicted to be a physisorption process for CO, CO2, NO, and SO2 gases but to be a chemisorption process for NO2, SO, and SO2 gases.

키워드

게르마닌 시트; 밀도범함수이론; 대기유해가스(COx, NOx, SOx)
Germanene sheet; DFT; Atmospheric harmful gases (COx, NOx, SOx)

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