Квантово-механическое изучение взаимодействия углеродных наночастиц с кислородом тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 01.04.07, кандидат физико-математических наук Михайленко, Елена Альбертовна

• Михайленко, Елена Альбертовна
• кандидат физико-математических наук
• 2006

Оглавление диссертации кандидат физико-математических наук Михайленко, Елена Альбертовна

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА I СОВРЕМЕННАЯ СТЕПЕНЬ ИЗУЧЕННОСТИ СТРУКТУРЫ

И СВОЙСТВ САЖЕВЫХ ЧАСТИЦ

1.1. Структура углеродных частиц

1.2. Окисление углерода

ГЛАВА II МЕТОДЫ ТЕОРЕТИЧЕСКОГО ИССЛЕДОВАНИЯ

НАНОСИСТЕМ

2.1 Полуэмпирические методы расчетов

2.2 Неэмпирические методы теоретических расчетов

2.3 Использование псевдопотенциалов в неэмпирических методах

ГЛАВА III МОДЕЛИРОВАНИЕ ОКИСЛЕНИЯ НАНОКЛАСТЕРОВ УГЛЕРОДА КИСЛОРОДОМ

3.1. Определение стабильности и активности углеродных нанокласте-ров.

ГЛАВА IV. КАТАЛИТИЧЕСКОЕ ОКИСЛЕНИЕ НАНОКЛАСТЕРОВ УГЛЕРОДА.

3.2. Тестирование используемых методов

3.3 Окисление углерода молекулярным кислородом

3.3.1 Окисление цепочек углерода

3.3.2 Окисление графеновых частиц

3.4 Окисление углерода атомарным кислородом

4.1 Моделирование частицы оксида молибдена

4.2 Взаимодействие Мо2Об с модельными кластерами углерода

4.3 Каталитическая роль оксида молибдена в окислении нанокластеров углерода

4.4 Механизм каталитической диссоциации молекулярного кислорода на поверхности оксида молибдена.

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Квантово-механическое изучение взаимодействия углеродных наночастиц с кислородом»

Актуальность

Тема, затронутая в данной работе - изучение реакций окисления углеродных частиц кислородом (в виде молекулы, свободного атома или атома, входящего в состав оксидов металлов) - представляет значительный интерес для науки и практики. До сей поры, существует проблема неполного сгорания углей и дизельных топлив, в результате которого образуется сажистый углерод, загрязняющий окружающую среду и приводящий к сокращению срока службы дизельных двигателей. В основе решения этой проблемы лежит определение механизма и условий, влияющих на продуктивность окислительной реакции; немаловажную роль в уменьшении образования сажи играет подбор катализатора, способного значительно снизить энергию зажигания для сажистых частиц и повысить коэффициент полезного действия твердых топлив. Взаимодействие углерода с кислородом лежит в основе использования углерода в качестве восстановителя при получении чистых металлов и карбидов, которые имеют большое значение для народного хозяйства. Для того чтобы достичь полного окисления углерода необходимо либо устранить образование сажи, либо подобрать такие условия горения, при которых образующаяся сажа сразу же будет вступать в окислительное взаимодействие. Прежде чем начать изучение непосредственно реакции горения сажевых частиц необходимо изучить их структуру и размер.

В последние годы значительный научный интерес сфокусирован на изучении малых углеродных кластеров. Это связано с открытием фуллере-нов, нанотрубок, с определением механизма и условий их синтеза, с выяснением компонентов неструктурированного «аморфного углерода». Изучению фуллеренов и нанотрубок посвящено множество работ. Ученые всего мира интересуются их свойствами и областью применения. В тени этих исследований остались другие углеродные частицы, образующие неструктурированный углерод.

Окисление таких частиц имеет значение для контроля загрязнений индустриального пламени и в автодвигателях.

Сложность изучения сажистого углерода заключается в разнообразии частиц составляющих его. Каждая частица по-своему ведет себя в реакциях и имеет свои энергетические параметры окисления. Поэтому необходимо разделять, например горение линейного кластера от окисления графенового слоя. Отсюда встает проблема изучения реакций с учетом разнообразия строения углерода.

Не менее интересно выяснить влияние катализаторов на активность реакции углерода с кислородом. В качестве таких катализаторов выступают оксиды церия, железа, молибдена и соли - вольфраматы, хроматы и молиб-даты.

Экспериментальные работы, изучающие каталитическое окисление углерода, основаны на сравнении способностей некоторых веществ, снижать энергию активации этой реакции. Объяснить механизм действия катализатора затруднительно вследствие невозможности слежения за изменениями в системе во время физических и химических превращений. Теоретических работ, посвященных данной тематике недостаточно. Хотя квантово-химические методы позволяют, моделируя возможные пути реакции, выяснить тот путь, которому соответствует минимальная энергия активации процесса и тем самым определить роль катализатора в окислении углерода.

Цель работы

Целью данной работы является квантово-химическое моделирование структур нанокластеров сажи, изучение окислительно-восстановительных реакций с участием углерода и кислорода и выявление каталитической активности оксида молибдена в реакции окисления углеродных наночастиц.

В связи с этим были поставлены следующие задачи:

1. изучение стабильности углеродных наночастиц различной структуры и определение границ существования каждой структуры;

2. определение активных центров на стабильных углеродных кластерах;

3. изучение реакций модельных кластеров углерода с молекулярным кислородом;

4. определение энергетических характеристик реакции исследуемых наночастиц углерода с атомарным кислородом;

5. моделирование устойчивой частицы оксида молибдена;

6. изучение каталитической роли оксида молибдена в окислении углерода.

Научная новизна

Сажа как объект исследования интересна и к настоящему времени подвергается атаке научной мысли уже не раз и с разных сторон, но все же сказать, что тема исчерпана никак нельзя. Ведь достаточно вспомнить о разнообразии видов твердого топлива, о разнообразии структур, создаваемых углеродными атомами (а если еще учесть и неструктурированный углерод) то становится очевидным неисчерпаемый источник научных идей, теорий, подтверждений и опровержений, хранящийся в глубинах систем «углерод-кислород» или «углерод-кислород-металл». Итак, существует немало модификаций углерода - это и графит, и алмаз, и фуллерены, и нанотрубки, и карбин, и аморфный углерод. Все перечисленные аллотропные модификации углерода активно изучались и изучаются, но в некотором отдалении находится неструктурированный углерод, который, в связи с широким использованием, заслуживает более детального рассмотрения. Акцент на этой форме углерода сделали мы в своей работе.

В настоящей работе приведены основные структуры, присутствующие в аморфном углероде. Определены размерные границы существования устойчивых частиц углерода. Показана их реакционная активность при взаимодействии с кислородом и оксидом металла.

Для получения сведений о вышеперечисленных параметрах мы использовали квантово-механические методы, что тоже является новым для изучения «углерод кислород металлооксидной» системы.

Практическая ценность

Результаты исследования могут быть использованы для объяснения экспериментальных данных по окислению углеродных частиц. Исследования реакции оксида молибдена с углеродными наночастицами выявляют механизм каталитической роли оксида, каковая определяется двумя факторами. Во-первых, значительным понижением энергии изучаемой системы во время образования кислородной вакансии в нанокластере оксида молибдена и заполнении ее молекулярным кислородом воздуха, а во вторых, тем, что на поверхности оксида значительно облегчается диссоциация молекулярного кислорода на атомы, которые, как известно, являются сильными окислителями. Данные работы могут пригодиться для регулирования нежелательного сажеобразования в различных процессах.

На защиту выносятся основные результаты диссертационной работы:

1. Структура углеродных частиц зависит от количества и четности числа атомов углерода, составляющих кластер. Десять и менее атомов выстраиваются в линейные цепочки углерода, начиная с 22 атомов, устойчивыми становятся графитоподобные структуры, в кластерах промежуточного размера наблюдается конкуренция одномерного и двумерного строения;

2. Окисление углеродных нанокластеров молекулярным кислородом характеризуется более высокими энергиями активации и более низкой энтальпией реакции по сравнению с окислением этих же частиц атомарным кислородом;

3. В присутствии оксида молибдена в виде МогОб возможны два пути окисления частиц сажи. Первый связан с участием атома кислорода кристаллической решетки оксида, второй - с уменьшением энергии диссоциации молекулярного кислорода адсорбированного на активных центрах оксида.

Апробация работы и публикации.

Результаты работы были представлены на следующих конференциях и симпозиумах:

1. международном симпозиуме «Химия и химическое образование» (Владивосток, 2003);

2. четвертой региональной конференции "Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование" (Владивосток, 2003);

3. Second conference of the Asian consortium for computational materials science "ACCMS-2" (Новосибирск, 2004);

4. 1-ой всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2004» (Москва, 2004);

5. IX конференции по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов (Владивосток 2005);

6. 5-ой региональной научной конференции по физике: фундаментальные и прикладные исследования, образование (Хабаровск, 2005).

7. региональной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых по физике (Владивосток 2005);

8. краевом конкурсе молодых ученых и аспирантов (Хабаровск 2005). Работа удостоена второго места в секции «математика, физика и информационные технологии»;

9. международном симпозиуме «Принципы и процессы создания неорганических материалов» (III Самсоновские чтения, Хабаровск 2006).

10.4th international conference on combustion, incineration / Pyrolysis and emission control (Kyoto, Japan, 2006),

11 .Joint China-Russian symposium on advanced materials processing technology. Harbin.- 2006.

Публикации

По материалам работы опубликованы одиннадцать печатных изданий из них три статьи в центральных и зарубежных журналах, 8 статей в материалах конференций и 2 тезиса докладов.

Структура и объем работы.

Настоящая работа состоит из введения, литературного обзора (Глава I), описания методов квантово-химического моделирования (Глава II), описания некаталитического окисления углеродных нанокластеров молекулярным и атомарным кислородом (Глава III), результатов по каталитическому окислению наночастиц углерода (Глава IV), общих выводов и списка цитируемой литературы, состоящей из 114 наименований. Общий объем диссертации составляют 103 страницы, 25 рисунков и 3 таблицы.

Заключение диссертации по теме «Физика конденсированного состояния», Михайленко, Елена Альбертовна

ОБЩИЕ ВЫВОДЫ

1. Установлена методом РМЗ зависимость структуры углеродного на-нокластера от количества атомов углерода в нем. Малые углеродрные кластеры устойчивы в линейной и графитоподобной конфигурации.

2. Определены энергия активации, энтальпия и лимитирующие стадии окисления углеродных наночастиц молекулярным кислородом. Линейные частицы окисляются до С02, адсорбция молекулы кислорода является лимитирующей стадией. Графеновые кластеры легче образуют СО, отрыв которого от адсорбированного углерод-кислородного комплекса лимитирует окисление.

3. Определены энергия активации, энтальпия и лимитирующие стадии окисления углеродных наночастиц атомарным кислородом. Показано, что атомарный кислород безбарьерно адсорбируется на краевых атомах углерода наночастиц с образованием устойчивого промежуточного комплекса. Лимитирующей стадией этого процесса является диссоциация молекулы кислорода на атомы.

4. Определена роль оксида молибдена с большим недостатком по кислороду в окислении сажевых частиц, которая заключается в том, что на поверхности кислородной вакансии (на месте атома кислорода третьего типа) наночастицы оксида молибдена, адсорбируется молекула 02, образуя сильный окислитель М02О7. Энергия отрыва одного атома кислорода от адсорбированной молекулы 02 составляет 2,9 эВ, что немного меньше, чем энергия диссоциации изолированной молекулы кислорода.

5. Установлен механизм каталитического воздействия оксида молибдена на окисление нанокластеров углерода в атмосфере молекулярного кислорода. Оксид молибдена способствует диссоциации молекулы 02 на атомы, значительно (на 0,8 эВ) снижая энергию активации ее, по сравнению с энергией атомизации изолированной молекулы О2. Молекула 02, связываясь с атомом кислорода второго типа оксида молибдена, легко диссоциирует на атомы (энергия активации равна 2,1 эВ), причем отрыв второго кислородного атома происходит значительно легче (энергия активации равна 1,6 эВ), чем отрыв первого.

Список литературы диссертационного исследования кандидат физико-математических наук Михайленко, Елена Альбертовна, 2006 год

1. Лихолобов, В.А. Каталитический синтез углеродных материалов и их применение в катализе / В.А. Лихолобов // Соросовский образовательный журнал. - 1997. - № 5. -С. 4235-4254.

2. Donnet, J-B. Fifty years of research and progress on carbon black. In Second international conference on carbon black (Mulhouse), 1993 p. 1-10.

3. Ichigiro, T. Microstructural changes of diesel soot during oxidation/ T. Ichigiro, N. Suzuki, Y. Fujitani, H. Morimoto // Combust. Flame 1991 85 p. 1-6.

4. Moller, D.A. Identification of different forms of carbon by extended energy loss fine structure / D.A. Moller, L. Cota Araiza, L. Morales de la Garza, G.A. Hirata, D.H. Galvan, M. Avalos Borja // Applied Surface Science. 1997. P. 59-63.

5. Фенелонов, В.Б. Пористый углерод / В.Б. Фенелонов Новосибирск Изд.-во Ин.-та катализа СО РАН, 1995.-518 с.

6. Горелик, О.П. Кластерная структура частиц фуллеренсодержащей сажи и порошка фуллерена С6о / О.П. Горелик, Г.А. Дюжев, Д.В. Новиков, // ЖТФ. 2000. - Т. 70. - Вып. 11.-С. 118-125.

7. Березкин, В.И. Фуллерены как зародыши сажевых частиц / В.И. Бе-резкин // Физика твердого тела. 2000. - Т. 42. - вып. 567. - С. 567-572.

8. Сидоров, JI.H. Масспектральные термодинамические исследования / JI.H. Сидоров, М. В. Коробов, JI. В. Журавлева.-М.: Изд-во МГУ, 1985.

9. Сидоров, JI.H. Газовые кластеры и фуллерены / JI.H. Сидоров // СОЖ. 1998. - № 3. - С. 65-71.

10. Rohlfing, Е.А. Production and characterization of supersonic carbon cluster beams / E.A. Rohlfing, D.M. Cox, A. Koldor // J. Chem. Phys. 1984. - V. 81.-P. 3322-3330.

11. Martin, Jan M.L. Structure and relative energetics of C2n+i (n=2-7) carbon clusters using coupled cluster and hybrid density functional methods / Jan M.L. Martin // Chem. Phys. Lett. 1996. - V. 252. - P. 9-18.

12. Brabec, C.J. Precursors to C6o fullerene formation. / C.J. Brabec, E.B. Anderson, B.N. Davidson, S.A. Kajihara, J. Zhang, Q.-M. Bernholc, D. Tomanek // Phys. Rev. B. 1992. - V. 46. - № 11. - P. 7326-7328.

13. Greer, J.C. Electronic correlarion energy in linear and cyclic carbon tetramers / J.C. Greer // Chem. Phys. Lett. 1999. - V 306. - P. 197-201.

14. Choi, H. Photodissociation of Linear Carbon Clusters Cn (n=4-6) / H. Choi, R. T. Bise, A. A. Hoops, D. H. Mordaunt, D. M. Neumark // J. Phys. Chem. A. 2000. - V. 104. - P. 2025-2032.

15. Botschwina, P. The equilibrium structures of linear carbon clustes of type C2n+1 (n=l-4) / P. Botschwina // Theor. Chem. Acc. 2000. - V. 104. - P. 160-162.

16. Martinet, G. Fragmentation of Cn clustera (n<9): experimental and theoretical investigations / G. Martinet, M. Chabot, K. Wohrer, S. Delia Negra // Eur. Phys. J. 2003. - V. 24. - P. 149-152.

17. Заводинский, В.Г. Теоретическое исследование энергетических характеристик углеродных кластеров и их взаимодействие с кислородов. / В.Г.

18. Заводинский, Е.А. Михайленко / Тезисы докладов четвертой региональной конференции "Физика: Фундаментальные и прикладные исследования, образование". Владивосток. 2003. - С. 53-54.

19. Федоров, В.Б. Углерод и его взаимодействие с металлами // В.Б. Федоров, М.Х. Шоршоров, Д.К. Хакимова.-М.: Металлургия, 1978.- 208 с.

20. Lawrence, В.Е. Is soot composed predominantly of carbon clusters? / B.E. Lawrence // Science. 1990. - V. 247. - P. 1468- 1471.

21. Donnet, J.B. Structure and reactivity of carbons: From carbon black to carbon composites / J.B. Donnet // Carbon. 1982. - V. 20. - № 4. - P. 267-282.

22. Золотухин, И.В. Фуллерит новая форма углерода / И.В. Золотухин // СОЖ. - 1996. - № 2. - С. 51-56.

23. Elzbieta Frachowiak. Electrochemical storage of energy in nanotubes and nanostructures carbon / Elzbieta Frachowiak, Francois Beguim // Carbon. -2002.-V. 40.-P. 1775-1787.

24. Zhang, R.Q. Size dependence of energy gaps in small carbon clusters: the origin of broadband luminescence / R.Q. Zhang, E. Bertran, S.-T. Lee // Diamond and Related Materials. 1998. - V. 7. - P. 1663-1668.

25. Зиатдинов, A.M. Нанографиты и их интеркалированные соединения / A.M. Зиатдинов // Вестник ДВО РАН. 2002. - № 3 - С. 40-50.

26. Козырев, С.В. Об энергетической стабильности нанокластеров углерода / С.В. Козырев, Д.В. Лещев, И.В. Шаклеина // Физика твердого тела. 2001. - Т. 43. - вып. 5. - С. 926-929.

27. Лин, Э.Э. О кластерном механизме синтеза алмазов из различных твердых форм углерода / Лин, Э.Э // Физика твердого тела. 2000. - Т. 42. -Вып. 10.-С. 1893-1898

28. Xian-R. Chen. First-principles simulations for structures and optical spectra of carbon cluster Cg. / Xian-Rong Chen, Yu-Lin Bai, Xiao-Lin Zhou, Xiang-Dong Yang. // Chem. Phys. Lett. 2003. - V 380/- 330-336.

29. Schweigert, V.A. MINDO/3 study of the interaction of small carbon clusters / V.A. Schweigert, A.L. Alexandrov, Y.N. Morokov, V.M. Bedanov // Chem. Phys. Lett. 1995. - V. 238. - P. 110-115.

30. Nagano, Y. Air oxidation of carbon soot generated by laser ablation / Y. Nagano, M. Gouali, H. Monjushiro, T. Eguchi, T. Ueda, N. Nakamura, T. Fuku-moto, T. Kimura, Y. Achiba // Carbon. 1999. - V. 37. - P. 1509-1515.

31. Jones, R.O. Structure and Bonding in carbon clusters С14 to C24: Chains, Rings, Bowls, Plates, and Cagez. / R.O. Jones, G. Seifert // Rev. Lett. -1997.-V. 79. № 3. - P. 443-446.

32. Astala, R. Properties of small carbon clusters inside the C60 fullerene / R. Astala, M. Kaukonen, R.M. Nieminen, G. Jungnickel, T. Frauenheim // Phys. Rev. B. 2002. - V. 65. - P. 245-423.

33. Raty, Jean-Yves. Quantum Confinement and Fullerenelike Surface Reconstructions in Nanodiamonds / Jean-Yves Raty, Galli Giulia, C. Bostedt, T.W., van Buuran, L.J. Terminello // Phys. Rev. Lett 2003. - V. 90. - № 3. - P. 037401.

34. Ree, F. H. Kinetics and thermodynamic behavior of carbon clusters under high pressure and high temperature / F. H. Ree, N. W. Winter, J. N. Glosly, J. A. Viecelli // Physica B. 1999. - V. 265. - P. 223-229.

35. Matsue, Y. Preparation, structure and electrochemical property of pyro-lytic carbon from graphite oxide / Y. Matsue, Y. Sugie // Carbon 36. 1998. - № 3.-P. 301-303.

36. Darmstadt, H. Comparative investigation of defects on carbon black surfaces by nitrogen adsorption and SIMS / H. Darmstadt, C. Roy, P.J. Donnelly // In: Third international conference on carbon black. Mulhouse. - 2000. - P. 77-79.

37. Солдатов, А.И. Структура и свойства поверхности углеродных материалов // Вестник Челябинского университета. Химия. 2001. - № 1. - Сер. 4-С. 155-163.

38. Stoeckli, F. Microporosity in carbon blacks / F. Stoeckli, A. Guillot, A. Slasli, D. Hugi-Cleary // In: Third international conference on carbon black. -Mulhouse. 2000. - P. 67-75.

39. Buszek, B. Adsorption properties and porous structure within granules of activated carbons with different burnoff / B. Buszek, A. Swiatkowski, P. Zietek, B.J. Trznadel // Fuel. 2000. - V. 79. - № 10. - P. 1247 -1253.

40. Головина, E.C. Об истиной кинетической константе гетерогенной газификации С+С02 / Е.С. Головина, А.А. Климов // Физика горении и взрыва. 1999. - Т. 35.-№ 4. - С. 48-51.

41. Бабенко, B.C. Влияние механохимической активации на реакционную способность углерода при окислении кислородом /B.C. Бабенко, В.В. Молчанов, Е.А. Коновалова // Кинетика и катализ. 1998. - Т. 39. - № 1. - С. 62-67.

42. Moulijn, J. A. Towards a unified theory of reactions of carbon with oxygen-containing molecules / J.A. Moulijn, F. Kapteijn // Carbon. 1995. - V. 33. -№8.-P. 1155-1165.

43. Заводинский, В.Г. Моделирование взаимодействия углеродных кластеров с молекулярным кислородом / тезисы докладов 1-й всероссийской конференции по наноматериалам «НАНО-2004».

44. Заводинский, В.Г. Моделирование окисления наночастиц углерода атомарным кислородом / В.Г. Заводинский, Е.А. Михайленко / труды IX конференции по физике полупроводниковых, диэлектрических и магнитных материалов. Владивосток. 2005. -С. 70-73.

45. Zavodinsky, V.G. Computer investigation of carbon nanaclusters and their activities in reactions with molecular oxygen / Zavodinsky, V.G., Mik-hailenko, E.A. // Phys. of low-dimensional structures. 2004. - 5/6. - P. 35-48.

46. Zavodinsky, V.G. Quantum mechanics simulation of carbon nano-clusters and their activities in reactions with molecular oxygen / Mikhailenko, E.A. // Computational materials science. - 2006. - 36. - P. 159-165.

47. Заводинский, В.Г. Моделирование горения углерода в среде молекулярного и атомарного кислорода / Заводинский, В.Г., Михайленко Е.А. // Физика горения и взрыва. 2006. т. 42. - №3. - С. 3-10.

48. Decesari, S. Water soluble organic compounds formed by oxidation of soot / S. Decesari, M.C. Facchini, E. Matta, M. Micea, S. Fuzzi, A.R. Chughtai, D.M. Smith // Atmospheric environment. 2002. - № 36, P. 1827-1832.

49. Heredia-Avalos, S. Energy loss swift oxygen molecular ions traversing amorphous carbon foils / S.Heredia-Avalos, R. Garcia-Molina //Phys. Lett. A. -2000.-V. 275.-P. 73-79.

50. Roth, P. H202 assisted regeneration of diesel particulate traps at typical exhaust gas temperatures / P. Roth, T. Eckhardt, B. Franz, J. Patschull // Combust. and Flame. - 1998. - V. 115. - P. 28-37.

51. Stanmore, B.R. The oxidation of soot: a review of experiments, mechanisms and models / B.R. Stanmore, J.F. Brilhas, P. Gilot // Carbon. 2001. - № 39.-P. 2247-2268.

52. Kennedy, I.M. Models of soot formation and oxidation / I.M. Kennedy, // Progress in Energy and Combustion Science. 1997. - V. 23. - P. 95-132.

53. Wang, H. Coal oxidation at low temperatures: oxygen consumption, oxidation products, reaction mechanism and kinetic modeling / H. Wang, B.Z. Dlugogorski, E.M. Kennedy // Progress in Energy and Combustion Science. -2003.-V. 29.-P. 487-513.

54. Vander Wal, R. L. Soot oxidation: dependence upon initial nanostruc-ture / R. L. Vander Wal, A. J. Tomasek, // Combustion and flame. 2003. - V. 134.-P. 1-9.

55. Zhu, X. Y., Adsorption and Desorption of an 02 Molecule on Carbon Nanotubes IX. Y. Zhu, S.M. Lee, Y.H. Lee, T. Frauenheim // Phys. Rev. Lett. -2000.-V. 85.-P. 2757-2760.

56. S.M. Lee. Defect-induced Oxidation of graphite / S.M. Lee, Y.H. Lee, Y.G. Hwang, J.R.Hahn, H. Kang // Phys. Rev. Lett. 1999. - V. 82. - № 1. - P. 217-220.

57. Frankcombe, T.J. Ab initio modelling of basal plane oxidation of gra-phenes and implications for modeling chair combustion / T.J. Frankcombe, S.K. Bhwatia, S.C. Smith // Carbon. 2000. - V. 40. - P. 2341-2349.

58. Stratakis, G.A. Thermogravimetric analysis of soot emitted by a modern diesel engine run on catalyst-doped fuel / G.A. Stratakis, A.M. Stramatelos / Combustion and flame. 2003. - V. 132. - P. 157-169.

59. Lahaye, J. Influence of Cerium Oxide on the Formation and Oxidation of Soot / J. Lahaye, S. Boehm, P.H. Chanberion, P. Ehrburger, // Combust. Flame. 1996.-V.-104.-P. 199-207.

60. Neeft, J.P. A. The effects of heat and mass transfer in thermogravimetri-cal analysis. A case study towards the catalytic oxidation of soot. / J.P. A. Neeft, F. Hoornaert, M. Makkee, J. A. Moulijn // Thermochimica Acta. 1996. - V. 287. -P. 261-278.

61. Heintz, E.A. Catalitic effect of major impurities on graphite oxidation / E.A. Heintz, W.E. Parker // Carbon. 196. - V. 64. - P. 473-482.

62. Hasan, M.A. Soot deep oxidation catalyzed by molybdena and molyb-dates: a thermogravimetric investigation / M.A. Hasan, M.I. Zaki, K. Kumari, L. Pasupulety // Thermochimica Acta. 1998. - V. 320. - P. 23-32.

63. X. Yin. Structure and adsorption properties of M0O3: insights from periodic density functional calculations / X.Yin, H.Han, A. Miyamoto // J. Mol. Model. 2001. - V. 7. - P. 207-215.

64. Гончаров, В.Б. Исследование структуры и реакционной способности ионных кластеров оксида молибдена в газовой фазе / В.Б. Гончаров, Е.Ф. Фиалко // ЖСЧ. 2002. - Т. 43. - № 5. - С. 838-843.

65. Chen, М. The Chemical nature of surface point defects on МоОЗ (010): Adsorption of hydrogen and methyl / M. Chen, C. Friend, E. Kaxiras, // J. Am. Chem. Soc. 2001. - V. 123. - P. 2224-2230.

66. Марголис, Л.Я. «Жизнь» гетерогенных катализаторов в химической реакции / Л.Я. Марголис // СОЖ. 1997. - № 3. - С. 64-68.

67. Романов, А.Е. Энергия деформируемых и дефектных углеродных кластеров / А.Е. Романов, А.Г. Шейнерман // Физика твердого тела. 2000. -Т.42.-вып. 8.-С 1525-1530.

68. Щембелев, Г.А. Квантовохимические методы расчета молекул / Г.А. Щембелев, Ю.А. Устынюк, В.М. Мамаев; Под ред. докт. хим. наук Ю.А. Устынюка. М.: Химия, 1980.- С.256.

69. Бучаченко, A.JI. Химия на рубеже веков: свершения и прогнозы // Успехи химии. 1999. Т. 68. С. 85-102

70. Dewar, M.J.S. AMI: A New General Purpose Quantum Mechanical Molecular Model / M.J.S. Dewar, E.G. Zoebisch, E.F. Healy, J.J.P. Stewart // J. Am. Chem. Soc. 1985. - V. 1207. - P. 3902-3909.

71. Thompson, J.D. Parameterization of Charge Model 3 for AMI, PM3, BLYP, B3LYP. / J.D. Thompson, C.J. Cramer, D.G. Truhlar // J. Comput. Chem. -2003. -V. 24. P. 129-155.

72. Stewart, J.J.P. Optimization of parameters for semiempirical methods. 1. Methods / J.J.P. Stewart // J. Comput. Chem. 1989. - V. 10. - № 2. - P. 209-220.

73. Займан, Дж. Принципы теории твердого тела: Пер с англ. / под ред

74. B.JI. Бонч-Бруевича.- М.: Изд.-во «МИР», 1966.- 418 с.

75. Da Chen. Structural modeling of nanocrystalline materials / Da Chen // Comput. Materials. Science. 1995. - № 3. - P. 327-333.

76. Эварестов, P.A. Квантовохимические методы в теории твердого тела: Учеб. пособие / Р.А. Эварестов JL: Изд-во Ленингр. ун-та, 1982.- 280 с.

77. Кон, В. Электронная структура вещества волновые функции и функционалы плотности / В. Кон // Успехи физ. Наук. - 2002. - Т. 172. - № 31. C. 336 -348.

78. Kohn, W. Self-consistent equations including exchange an correlation effects / W. Kohn, L.J. Sham, // Phys.rev.-1965. -V. 40. -№ 5. -P. А1133-A1138.

79. Car, R. Unified approach for molecular dynamics and density functional theory // R. Car, M. Parrinello // Phys. Rev. Lett. 1985. - V. 55. - № 22. - P. 2471-2474.

80. Troullier, N. Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations / N. Troullier, J. L. Martins I I Phys. Rev. B. -1991. V. 43. - P. 1993-2006.

81. Wang, D.Z. An ab initiostudy of electrophilic aromatic substitution / D.Z. Wang, A. Streitwieser // Theor. Chem. Acc. 1999. - V. 102. - P. 78-86.

82. Stampfl, C. Anomalous behavior of Ru for Catalityc Oxidation: A theoretical study of the catalytic reaction C0+l/202->C02 / C. Stampfl, M. Scheffler, // Phys. Rev. Lett. 1997. - V. 78. - № 8. - P.1500-1503.

83. Incze, A. Oxidation of graphite by atomic oxygen: a first-principles approach / A. Incze, A. Pasturel, C. Chatillon // Surface Science. 2003. - V. 537. -P. 55-63.

84. Lee, S.M. Defect-Induced Oxidation of Graphite / S.M. Lee, Y.H. Lee, Y.G. Hwang, J.R. Hahn, H. Kang // Phys. Rev. Lett. 1999. - V. 82. - № 1. - P. 217-220.

85. Tamira, H. Periodic density-functional study on oxidation of diamond (100) surface / H. Tamira, H. Zhou, K. Sugisako // Phys. Rew. B. 2000. - V.61. -№16.-P. 11025-11033.

86. Zaets, V.A. CLUSTER-Z1 Quantum Chemical Software. Institute of Surface Chemistry / V.A. Zaets // Nat. Acad. Sci. of Ukraine, Riev. 1990.

87. Zavodinsky, V.G. Computational simulation of carbon nanoclusters and their activities in reactions with molecular oxygen / V.G. Zavodinsky, E.A. Mik-hailenko//J. Phys. Low-Dim. Struct. 2004. - V. 5/6. - P. 35-48.

88. Eggen, B.R. Carbon cluster structures and stabilities predicted from solid state potentials / B.R. Eggen, R.L. Johnston, J. N. Murrell // J. Chem. Soc. Farady Trans. 1994. - V.90. - T. 20. - P. 3029-3037.

89. Jansen, H.J.F. Structural and electronic properties of graphite via an all-electron total-energy local-density approach / H.J.F. Jansen, A.J. Freeman // Phys. Rev. B.- 1987.-V. 35.-P. 8207

90. Perdew, J.P. Accurate and simple density functional for the electronic exchange energy: Generalized gradient approximation / J.P. Perdew, Y. Wang, // Phys. Rev. В.- 33. 1986. - P. 8800-2.

91. Fuchs, M. Ab initio pseudopotentials for electronic structure calculations of poly-atomic systems using density-functional theory / M. Fuchs, M. Scheffler // Сотр. Phys. Commun. 1999. - V. 119. - P. 67-98.

92. Zavodinsky, V.G. Ab initio simulation of diamond epitaxial growth on copper / V.G. Zavodinsky // Second Conference of the Asian Consortium for Computation Materials Science, program, abstracts / Novosibirsk. 2004. - P. 69.

93. Zavodinsky, V.G. Density functional study of alkali metals adsorption on the MgO(lll) surface / V.G. Zavodinsky, A. Kiejna, // Surface Science. -2003.-V. 538.-P. 240-248.

94. Заводинский, В.Г. Исследование механизма фазовой стабильности диоксида циркония, легированного магнием и кальцием / В. Г. Заводинский // Перспективные материалы. 2005. - № 2. - С. 5-9.

95. Заводинский, В.Г. О механизме ионной проводимости в стабилизированном кубическом диоксиде циркония / В.Г. Заводинский // Физика Твердого Тела. 2004. - Т. 46. - вып. 3. - С. 441-445.

96. Лидин, Р.А. Справочник по неорганической химии / Р.А. Лидин, Л. Л. Андреева, В. А. Молочко.-М.: Химия, 1987.-320 с.

97. Neeft, J.P.A. Catalytic oxidation of carbon black -1. Activity of catalysts and classification of oxidation profiles / J.P.A. Neeft, M. Makkee, J. A. Moulijn // Fuel. 1998. - V. 77. - № 3. - P. 111 -119.

98. Arno, M. Density functional theory study of mechanism of praline-catalyzed intermolecular aldol reaction / M. Arno, L.R. Domingo // Theor. Chem. Acc. 2002. - V. 108. - P. 232-239.

99. Справочник: Физико-химические свойства окислов / Г.В. Самсонов, A.JI. Борисова, Т.Г. Жидкова и др. Изд.-во Металлургия, 1978. - 472 с.

100. Neeft, J.P.A. Metal oxides as catalysts for the oxidation od soot / J.P.A. Neeft, M. Makkee, J.A. Moulijn // The chem. engin. J. 1996. - V. 64. - № 2-P. 295-302.

101. Liu, Z.-P. Catalytic role of Oxides in Gold-based catalysts: a first principles study of CO oxidation on ТЮ2 supported Au / Z.-P. Liu, X.-Qi. Gong, J. Kohanoff, C. Sanchez, P. Hu // Phys. Rev. Lett. 2003. - V.91. - № 26 - P. 266102-1-266102-4.

102. Zavodinsky, V.G. Catalytic influence of molybdena nanoparticles on soot combustion/ V.G. Zavodinsky, E.A. Mikhailenko// 4th i-CIPEC — 2006 -September 26-29 № 4 -p. 371 - 374.

103. Zavodinsky, V.G. Ab initio simulation of solids, nanoscale systems and materials / V.G. Zavodinsky, A. Kiejna, A.A. Gnidenko, M.A. Kuz'menko, M.A. Aleinikova, A.N. Chibisov, E.A. Michailenko // JCRSAMPT 2006 - august 21-22.