Quantum chemical simulation of MoO3 dispergation on hydroxylated SiO2 surface

Метою даної роботи є оцінка енергетичної сприятливості утворення різних молібдатних груп (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2 та =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 під час термічно ініційованого диспергування MoO3 на гідроксильованій поверхні SiO2. Для цього було здійснено квантовохімічне моделювання реакції O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O в температурному інтервалі 300–1100 K із використанням обмеженого методу Хартрі-Фока (наближення ЛКАО) з валентним базисом SBKJC (Stevens-Basch-Krauss-Jasien-Cundari). Кластер O12Si10(OH)16, який являє собою структурний фрагмент кристала β‑кристобаліту, був використаний як модель високогідроксильованої поверхні кремнезему. Ми розглянули дві структури молібдатних груп (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2, прикріплених до кремнеземного кластера O12Si10(OH)16 через силанольні групи. Молібдатні групи (Etot ‑584.60147 Hartree), прикріплені до кремнеземного кластера через віддалені силанольні групи, виявляються більш енергетично вигідними, ніж молібдатні групи (Etot ‑584.56565 Hartree), прикріплені до кремнеземного кластера через сусідні силанольні групи. Енергія молібдатних груп =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 (Etot ‑584.48399 Hartree), прикріплених до кремнеземного кластера O12Si10(OH)16 через силандіольні групи, менш енергетично вигідні в порівнянні з подібними групами, прикріпленими через силанольні групи, через більше напруження кута між зв’язками. Знайдено, що реакція O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O в температурному інтервалі 300–1100 K, змодельована шляхом квантовохімічних розрахунків, свідчить, що процес диспергування MoO3 на гідроксильованій поверхні SiO2 є енергетично вигідним. Експ The aim of the present work is to evaluate the energetic favourability of the formation of different molybdate species (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2 and =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 during the thermally induced MoO3 dispergation on hydroxylated SiO2 surface. In order to do this a quantum chemical modelling of the reaction O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O within the temperature interval of 300–1100 K was undertaken using the Restricted Hartree-Fock method (the LCAO approximation) with the SBKJC (Stevens-Basch-Krauss-Jasien-Cundari) valence basis set. The cluster O12Si10(OH)16 which represents a structural fragment of a β‑cristobalite crystal was used in this work as a model of highly hydroxylated silica surface. We considered two structures of molybdate (≡Si‑O‑)2Mo(=O)2 species attached to O12Si10(OH)16 silica cluster via silanol groups. Molybdate species (Etot ‑584.60147 Hartree) attached to silica cluster via distant silanols appeared more energetically favourable than molybdate species (Etot ‑584.56565 Hartree) attached to silica cluster via nearby silanols. The energy of molybdate =Si(‑O‑)2Mo(=O)2 species (Etot ‑584.48399 Hartree) attached to O12Si10(OH)16 silica cluster via silanediol group is less favourable energetically in comparison with those attached via silanol groups because of higher bond angle straining. The reaction O12Si10(OH)16 + MoO3 = O12Si10(OH)14O2MoO2 + H2O in the temperature interval of 300–1100 K which simulates by quantum chemical calculations the dispergation of MoO3 on hydroxylated SiO2 surface was found to be energetically favourable. The experimentally optimised temperature of ca. 800 K required for dispergation of MoO3 on hydroxylated SiO2 surface is determined by MoO3 evaporation and transportation via the gas phase. ериментальна оптимальна температура (близько 800 K), потрібна для диспергування MoO3 на гідроксильованій поверхні SiO2, визначається випаровуванням та перенесенням MoO3 в газовій фазі.

Фотонный спектр Eu-=SUB=-2-=/SUB=-Sn-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-7-=/SUB=-: ab initio расчет

Crystal structure and phonon spectrum of crystal Eu2Sn2O7 were studied within the framework of density functional theory and MO LCAO approach. The calculations were performed by using hybrid functional that takes into account both local and nonlocal (in the Hartree–Fock formalism) exchange. The calculations were performed in the CRYSTAL17 program intended for simulating periodic structures in the MO LCAO approximation. The fundamental vibration frequencies of Eu2Sn2O7 were calculated. The frequencies, intensities and types of the Raman and the IR-active modes have been calculated. An analysis of the displacement vectors obtained from the ab initio calculation, made it possible to estimate the degree of the ion participation in the vibrational mode. The elastic constants of the crystal have been calculated too.

Фононный спектр La-=SUB=-2-=/SUB=-Zr-=SUB=-2-=/SUB=-O-=SUB=-7-=/SUB=-: ab initio расчет

Crystal structure and phonon spectrum of La2Zr2O7 were studied within the framework of density functional theory and MO LKAO approach. The calculations were performed by using hybrid functionals that takes into account both local and nonlocal (in the Hartree–Fock formalism) exchange. The frequencies, types, and intensities of Raman and IR modes are determined. The elastic constants have been calculated too. The calculations were performed in the CRYSTAL17 program intended for simulating periodic structures in the MO LCAO approximation.

Structural and Vibrational Properties of Crystals with a Rare-Earth Sublattice: Ab Initio Calculations

We investigated the crystal structure, vibrational and elastic properties of crystals with a rare-earth sublattice related to different structural types at ab initio level of modeling: elpasolite Cs2NaRF6 −> pyrochlore R2Ti2O7 −> ferroborate RFe3(BO3)4, where R is a rare-earth ion or yttrium. The calculations were performed in the framework of a density functional theory using the hybrid functionals containing local and non-local contribution (i.e. Hartree-Fock exchange term) to the exchange energy. We used CRYSTAL program for simulating periodic structures in the MO LCAO approximation. To describe the internal shell of a rare-earth ion up to 4f, we used the nonrelativistic pseudopotential («4f-in-core») that describes the effect of internal electrons on the outer valence shells. The results of the calculations are in good agreement with the available experimental data of IR and Raman experiments, X-ray diffraction analysis for the rows of elpasolites, pyrochlores and ferroborates.