Adsorption/desorption process of formaldehyde onto iron doped graphene: a theoretical exploration from density functional theory calculations

文献情報

出版日 2016-11-30
DOI 10.1039/C6CP07710B
インパクトファクター 3.676
著者

Diego Cortés-Arriagada, Nery Villegas-Escobar, Sebastián Miranda-Rojas, Alejandro Toro-Labbé


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要旨

The interaction of formaldehyde (H2CO) onto Fe-doped graphene (FeG) was studied in detail from density functional theory calculations and electronic structure analyses. Our aim was to obtain insights into the adsorption, desorption and sensing properties of FeG towards H2CO, a hazardous organic compound. The adsorption of H2CO was shown to be energetically stable onto FeG, with adsorption energies of up to 1.45 eV and favored in different conformations. This interaction was determined to be mostly electrostatic in nature, where the oxygen plays an important role in this contribution; besides, our quantum molecular dynamics results showed the high stability of the FeG–H2CO interaction at ambient temperature (300 K). All the interactions were determined to be accompanied by an increase in the HOMO–LUMO energy gap with respect to the isolated adsorbent, indicating that FeG is highly sensitive to H2CO with respect to pristine graphene. Finally, it was found that external electric fields of 0.04–0.05 a.u. were able to induce the pollutant desorption from the adsorbent, allowing the adsorbent reactivation for repetitive applications. These results indicate that FeG could be a promising candidate for adsorption/sensing platforms of H2CO.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
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年間論文数: 3036

Physical Chemistry Chemical Physics (PCCP) is an international journal co-owned by 19 physical chemistry and physics societies from around the world. This journal publishes original, cutting-edge research in physical chemistry, chemical physics and biophysical chemistry. To be suitable for publication in PCCP, articles must include significant innovation and/or insight into physical chemistry; this is the most important criterion that reviewers and Editors will judge against when evaluating submissions. The journal has a broad scope and welcomes contributions spanning experiment, theory, computation and data science. Topical coverage includes spectroscopy, dynamics, kinetics, statistical mechanics, thermodynamics, electrochemistry, catalysis, surface science, quantum mechanics, quantum computing and machine learning. Interdisciplinary research areas such as polymers and soft matter, materials, nanoscience, energy, surfaces/interfaces, and biophysical chemistry are welcomed if they demonstrate significant innovation and/or insight into physical chemistry. Joined experimental/theoretical studies are particularly appreciated when complementary and based on up-to-date approaches.

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