Computational modelling of ammonia addition on partially reduced graphene oxide flakes

文献情報

出版日 2021-10-18
DOI 10.1039/D1CP02320A
インパクトファクター 3.676
著者

Eszter Makkos, Dominika Bodrogi, Dénes Szieberth


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要旨

Density functional theory is employed to model the chemisorption of ammonia on epoxy-containing polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) and understand the reaction mechanism of ammonia addition on partially reduced graphene oxide flakes. Coronene (C24H12) and ovalene (C32H14) based four-epoxy group containing molecules are used to mimic the RGO surface properties. The reaction mechanism changing effect of a second ammonia molecule as well as explicit water molecules is considered. The proposed reaction mechanism consists of two steps: the migration of one epoxy group out of the modelled four-epoxy group formation to a thermodynamically less stable one and the nucleophilic addition of the ammonia molecule. The second step involves forming an amine group and reducing an epoxy group to a hydroxyl one. Interestingly, the forming amine group bonds to the carbon atom with the smallest bond order among the available ones and not necessarily to the carbon atom of the opening epoxy ring. Incorporating a second ammonia molecule has a negligible effect on the overall reaction mechanism, while in the presence of one water molecule, the reaction goes through a different pathway involving a trimolecular state during the nucleophilic addition. Including more than one water molecule or applying an implicit solvent model does not cause further changes in the reaction.

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掲載誌

Physical Chemistry Chemical Physics

Physical Chemistry Chemical Physics
CiteScore: 5.5
自己引用率: 10.3%
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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