PASSIVAÇÃO DE BORDA EM NANOPOROS DE GRAFENO: UM ESTUDO DE CASO USANDO CÁLCULOS DE PRIMEIROS PRINCÍPIOS
A grafite e o grafeno são materiais considerados promissores no desenvolvimento de novos compostos e dispositivos de filtragem molecular, sendo que nanoporos de grafeno de reduzidas dimensões são considerados os mais favoráveis para dessalinização da água. Este estudo emprega a Teoria do Funcional da Densidade para encontrar as propriedades estruturais do grafite e também avaliar a passivação de borda por átomos de hidrogênio mais favorável energeticamente para um nanoporo 12,6 Å de diâmetro. Na grafite, a distância entre carbonos em uma mesma camada foi 1,42610 Å, enquanto a distância entre as camadas foi 3,58446 Å, resultados que diferem 0,43% e 7% dos dados experimentais, respectivamente. Para o nanoporo de grafeno com 12,6 Å de diâmetro, os resultados mostraram que a presença de dois hidrogênios passivando um carbono da borda é mais estável que apenas um hidrogênio por aproximadamente 3 eV. Esse resultado revela que a maior estabilidade energética ocorre na presença de apenas ligações σ na borda, comparado com aquela com ligação π, sendo que essa geometria pode afetar a eficiência da nanofiltragem de nanoporos.
PASSIVAÇÃO DE BORDA EM NANOPOROS DE GRAFENO: UM ESTUDO DE CASO USANDO CÁLCULOS DE PRIMEIROS PRINCÍPIOS
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DOI: 10.22533/at.ed.8202201029
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Palavras-chave: Grafite, Grafeno, Nanoporo, Nanociência.
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Keywords: Graphite, Graphene, Nanopore, Nanoscience.
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Abstract:
Graphite and graphene are considered promising materials for the development of new compounds and molecular filtration devices, where graphene nanopores of small dimensions are considered the most favorable for water desalination. This study employs The Density Functional Theory to find the structural properties of graphite and also obtain the most energetically favorable edge passivation for a 12.6 Å diameter nanopore. In graphite, the intralayer distance between carbons is 1.42610 Å, while the distance between adjacent layers is 3.5845 Å. Those results differ by 0.43% and 7% from the experimental data, respectively. For the 12.6 Å diameter graphene nanopore, the results showed that the presence of two hydrogens passivating an edge carbon is more stable than just one hydrogen by approximately 3 eV. These findings reveal that the energetic stability occurs in the presence of only σ-bonds at the edge, compared to π-bond, and such results can affect the filtering properties of nanopores.
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Número de páginas: 18
- Vagner Alexandre Rigo
- Fernando José Antônio
- Letícia Finger Basso
