Моделирование адсорбции простых газов на поверхности миксенов методами теории функционала плотности и статистической физики тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Каюмова Татьяна Рафаильевна

• Каюмова Татьяна Рафаильевна
• кандидат наук
• 2025

Оглавление диссертации кандидат наук Каюмова Татьяна Рафаильевна

Введение

Глава 1. Литературный обзор

1.1 Миксены (определение, свойства, синтез, применение)

1.2 Теоретические исследования миксенов

Заключение к главе

Глава 2. Методы

2.1 Модели

2.1.1 Решеточные модели

2.2 Квантовые расчеты

2.2.1 Метод теории функционала плотности

2.2.2 Метод псевдопотенциала

2.2.3 Метод линейной комбинации атомных орбиталей

2.2.4 Приближения метода теории функционала плотности

2.2.5 Функционал BEEF-vdW

2.2.6 Метод парного потенциала и метод кластерного расширения

2.2.7 Детали квантового моделирования

2.3 Статистические расчеты

2.3.1 Метод Монте-Карло

2.3.2 Детали статистического моделирования

2.4 Машинное обучение

2.4.1 Метод линейной регрессии

2.4.2 Кросс-валидация

Заключение к главе

Глава 3. Результаты и обсуждения

3.1 Выбор исследуемых систем

3.2 Структурные и энергетические характеристики

3.3 Описание решеточной модели

3.4 Исследование адсорбции атома кислорода на поверхности миксена У2С

3.5 Исследование адсорбции атома водорода на поверхности миксенов М2СО2 (М = Л, V, ЯЪ)

3.6 Исследование адсорбции аммиака на поверхности миксена VзC2

3.7 Исследование адсорбции азота на поверхности миксена У3С2

Заключение

Выводы

Список литературы

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Моделирование адсорбции простых газов на поверхности миксенов методами теории функционала плотности и статистической физики»

Введение

Актуальность и степень разработанности темы.

После получения в 2004 году графена [1] началось бурное развитие физикохимии двумерных материалов. Повышенный интерес к такого рода объектам объясняется широким спектром потенциальных применений. В частности, это катализаторы, сенсоры, суперконденсаторы, солнечные батареи, наноэлектроника и многое другое [2 - 4]. Кроме графена, в течение нескольких последующих лет были получены и другие двумерные материалы, число которых в настоящее время превосходит 5000. Среди этих материалов можно выделить такой класс неорганических соединений как миксены, впервые полученные в 2012 году.

Миксены представляют собой слои карбидов, нитридов или карбонитридов переходных металлов атомарной толщины. Они имеют общую формулу М^ХД^ где М - переходной металл, такой как Т^ V, ЫЪ, Сг, Мо и др.; Х - С и/или N Т - функциональные группы на поверхности, а именно -О, -ОН, -Р и другие; п принимает значения от 1 до 5; z - это количество поверхностных функциональных групп в элементарной ячейке [5]. Число публикаций и патентов, связанных с миксенами, растет экспоненциально. Следует отметить, что, начиная с 2020 года количество патентов превосходит количество исследовательских статей ^шР^ег-Ы, данные на 2023-02-24). Это свидетельствует о том, что миксены являются веществами с очень высоким коммерческим потенциалом.

Поверхности миксенов, создаваемые в результате селективного травления элементов А макс-фаз МП+1АХП (п = 1, 2 или 3), определяют основные свойства материалов, такие как структура электронных зон, оптическое поглощение и химическая активность [6].

Миксены обладают уникальными механическими, оптическими и магнитными свойствами, повышенной стабильностью в определенных условиях, гидрофильностью, электронной проводимостью [7], высокой

площадью поверхности [8]. Многие из перечисленных свойств можно изменять благодаря функциональным группам на поверхности миксенов, которые возникают в процессе синтеза [9]. В настоящее время есть несколько крупных научных групп, которые занимаются изучением перечисленных выше свойств миксенов. Группа профессора В. Anasori в Университете Пердью (Индиана) занимается изучением каталитических и электронных свойств миксенов, как экспериментально, так и путем моделирования. Группа профессора Insik 1п в Корейском национальном университете транспорта занимается исследованием химии поверхности миксенов, а также потенциальное применение миксенов в качестве электрокатализаторов и суперконденсаторов.

Однако атомистическая структура поверхности многих миксенов в атмосфере различных газов в широком диапазоне давлений остается неизвестной. Это, в том числе, касается поверхности катализаторов, конструкционных и функциональных материалов в условиях промышленных процессов гидрирования, дегидрирования, окисления и галогенирования. Кроме того, отсутствие данных о структуре поверхности осложняет расчет физических свойств таких материалов на атомистическом уровне. Объектом исследования в данной работе являются поверхности миксенов в атмосфере простых газов.

Предметом исследования в данной работе является состав и атомистическая структура поверхности миксенов в широком диапазоне температур и давлений.

Цели и задачи работы. Целью данной работы является определение состава и атомистической структуры поверхности миксенов в атмосфере простых газов в широком диапазоне термобарических условий.

Для достижения поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1) Определить атомистическую структуру и состав поверхности миксенов при адсорбции водорода, азота, кислорода и аммиака в широком диапазоне давлений.

2) С помощью статистических методов рассчитать изотермы и изобары адсорбции водорода, азота, кислорода и аммиака на поверхности миксенов.

3) Разработать методику расчета энергий адсорбции и энергий латеральных взаимодействий простых молекул на поверхности миксенов.

Научная новизна. Разработана методика расчета равновесного покрытия поверхности миксенов в рамках модели решеточного газа, параметризованной методами теории функционала плотности. Впервые определены равновесные покрытия миксенов простыми газами в широком диапазоне температур и давлений.

Практическая и теоретическая значимость. Разработанная методика расчета равновесных свойств адсорбционных слоев на поверхности миксенов сокращает объем экспериментальной работы при разработке катализаторов и сенсоров, а также позволяет определить равновесную атомистическую структуру и состав поверхности в интересующих термобарических условиях. Поскольку миксены являются потенциальными катализаторами, в частности электрокатализаторами окисления и других процессов [2 - 4] знание указанных параметров в широком диапазоне температур и давлений важно для приложений в области катализа. На защиту выносятся:

1. Методика расчета, заключающаяся в определении равновесного покрытия миксенов в атмосфере простых газов в заданных термобарических условиях.

2. Значения равновесного покрытия и структура соответствующих адсорбционных слоев на поверхности миксенов на основе титана, ниобия и ванадия простыми газами.

3. В ряде систем, водород на миксенах М2С02 (М = Т^ V, ЫЪ), кислород на миксене V2C, азот и аммиак на миксене VзC2, значения латеральных

взаимодействий велики, имеют преимущественно отталкивающую природу и, поэтому, существенно влияют на плотность и структуру равновесного адсорбционного слоя.

Степень достоверности и апробация результатов. Основные результаты диссертации были представлены на следующих конференциях: VIII, IX и X международная научно-техническая конференция «Техника и технология нефтехимического и нефтегазового производства» (Омск, 20182020); Прикладная математика и фундаментальная информатика, 9-я международная науч. школа-конф. (Омск, 2019); 21-й Международный Вакуумный Конгресс (International Vacuum Congress, IVC-21, Malmo, Sweden, 2019); Инаугурационный симпозиум «Computation materials program of excellence» (Сколтех, Москва, 2019); XV Международная научно-техническая конференция «Динамика систем, механизмов и машин» (Омск, 2021).

Публикации. Материалы диссертации опубликованы в 13 печатных работах, из них 8 статей в рецензируемых журналах (5 WOS, 1 Scopus и 2 РИНЦ), 5 тезисов докладов в сборниках трудов конференций.

Личный вклад автора. Автор диссертации принимал активное участие в постановке цели и задач исследования, самостоятельно осуществлял квантово-химические расчеты и анализ результатов. Совместно с соавторами подготавливал публикации на основе полученных данных. Структура и объем диссертации. Диссертация включает в себя введение, 3 главы, заключение и библиографический список. Общий объем диссертации составляет 100 страниц, включая 17 рисунков и 10 таблиц. Библиографический список содержит 120 наименований.

Глава 1. Литературный обзор

1.1Миксены (определение, свойства, синтез, применение)

Миксены представляют собой атомарной толщины слои карбидов, нитридов или карбонитридов переходных металлов. Они имеют общую формулу Mn+1XnTz, где М - переходной металл, такой как Т^ V, КИЪ, Сг, Mo и др.; Х - С и/или К; T - функциональные группы на поверхности, а именно -О, -ОН, -Б и другие; п принимает значения от 1 до 5; ъ количество функциональных групп на поверхности [5]. Другие функциональные группы на поверхности миксенов изучены значительно меньше. В качестве примера можно привести работу [10], в которой изучаются миксены с атомами хлора в качестве функциональных групп.

Рисунок 1. Схематическое изображение различных типов миксенов.

На рисунке 1 представлены различные типы миксенов и структуры, которые на 2019 год были исследованы экспериментально и/или теоретически [11].

Типы миксенов:

1. Моно-металлические миксены. Они содержат в своей структуре один переходный металл. Могут иметь три структуры, в зависимости от исходных макс-фаз, это М2Х, М3Х2 и М4Х3 (где М -переходной металл, Х - углерод или азот). На рисунке 1 они схематически изображены в первом ряду.

2. Би-металлические миксены. Могут принимать две формы: миксены в твердом растворе и упорядоченные миксены с двойным переходным металлом.

2.1 Миксены в твердом растворе имеют общие формулы (М'2-уМ"у) Х, (М'з-уМ"у)Х2, (М'4-уМ"у)Хз или (М'5 -уМ"у)Х4 (где М' и М" - разные переходные металлы, Х - углерод или азот). Металлы распределяются случайным образом по структуре в твердых растворах. Такое расположение металлов в этом типе миксенов позволяет постоянно изменять их свойства. На рисунке 1 они схематически изображены во втором ряду.

2.2 Упорядоченные би-металлические миксены имеют общие формулы: М'2М"Х2 или М'2М"2Х3 (где М' и М" - разные переходные металлы, Х - углерод или азот). В качестве примера синтезированных би-металлических миксенов можно привести структуры Мо2ПС2, Мо2П2С3, Сг2ПС2 и Мо4УС4. Благодаря расположению атомов молибдена или хрома на внешних краях миксена, происходит контроль электрохимических свойств. На рисунке 1 они схематически изображены в третьем ряду.

3. Упорядоченные миксены с бивакансиями. Они известны только для М2С структур миксенов, которые имеют примерный состав М133С ~ 33 ат. % вакансий в слоях М. На рисунке 1 они схематически изображены в четвертом ряду.

Синим цветом на рисунке 1 отмечены синтезированные миксены, серым цветом миксены, которые исследованы теоретически.

Далее рассмотрим методы получения миксенов, их свойства и применение.

Синтез миксенов

Миксены получают путем селективного травления элементов из их слоистых предшественников макс-фаз. Макс-фазы имеют общую формулу МП+1АХП (п = 1, 2 или 3) [12]. Различные составы макс-фаз часто обозначаются как 211 (п = 1), 312 (п = 2) и 413 (п = 3). Элементы М представляют собой переходные металлы в основном групп 3 ^с), 4 (Л, 7г, Н1) 5 (V, ЫЪ, Та) и 6 (Сг и Мо) периодической таблицы. Элемент А относится к группам с 13 по 16 периодической таблицы (А1, Ga, 1п, Si, Ge, Sn Р, As, S и т. д.), а элемент X - это С и/или N.

В настоящее время большинство методов нисходящего синтеза миксенов по-прежнему основаны на травлении фтором из-за селективности травления элемента А. Однако имеются данные об альтернативных методах синтеза с использованием солей, щелочных растворов и/или гидротермальной обработки. Вне зависимости от соединения-травителя поверхность материала не является чистой и часто имеет поверхностные функциональные группы (рисунок 2, к примеру показан материал с поверхностными функциональными группами гидроксила). Фтор, гидроксил и кислород являются типичными поверхностными функциональными группами, которые наблюдаются на любой поверхности миксенов, их концентрация на поверхности зависит от метода синтеза [13]. Селективное травление может быть распространено на другие слоистые структуры -предшественники, включая М2А1Х и М4А1Х3.

На сегодняшний день синтезировано всего 22 различных миксена, однако теоретически исследовано более 50 представителей [6], что делает миксены одним из наиболее быстро развивающихся семейств двумерных материалов.

■ч

• М • А1 «X

• О • н

Селективное травление

Удаление А1

Слоистый предшественник

Миксен

Рисунок 2. Схема процесса селективного травления слоистого предшественника М3А1Х2 (М это переходный металл, Т^ Мо, Сг, ЫЪ, V и т. д., а X это С и/или N с получением М3Х2 миксена.

Далее подробно рассмотрим расположение функциональных групп на поверхности миксенов. Миксены, как и макс-фазы имеют гексагональную решетку. Формирование поверхностных функциональных групп на миксене может происходить на разных активных центрах. Далее рассмотрим схематично все виды активных центров. На рисунке 3 схематично показаны слои Х (обозначены серым цветом) расположенные между двумя слоями М переходного металла (обозначены зеленым цветом). На поверхностях М2Х существуют два типа центров, где может находиться функциональная группа: гранецентрированная кубическая полость (А), под которыми нет атома Х между слоями переходного металла, и гексагональная полость (В), под которыми находится атом Х, как указано на рисунке 3(а).

Рисунок 3. Вид сверху и сбоку (а) исходных миксенов (пунктиром обозначены возможные расположения функциональных групп на поверхности), (б) модель 2 и (в) модель 4 функционализации миксенов. A и B это два разных центра. M, X и T это положение переходного металла, С/Ы и поверхностных функциональных групп (фтор, кислород или гидроксил), соответственно.

В зависимости от взаимного расположения поверхностных функциональных групп, присоединенных к атомам переходного металла, возможны четыре конфигурации:

Модель 1: Две функциональные группы расположены вертикально над двумя атомами переходных металлов.

Модель 2: Две функциональные группы расположены сверху гранецентрированных кубических полостей А.

Модель 3: Одна из функциональных групп расположена сверху гранецентрированной кубической полости А, а другая функциональная группа расположена сверху гексагональной полости В.

Модель 4: Две функциональные группы расположены сверху гексагональных полостей В.

На электронную структуру миксенов существенное влияние оказывает выбранная модельная структура. Для определения наиболее стабильного расположения каждой функциональной группы на поверхности миксенов, нужно рассматривать все вышеописанные модели расположения. И далее посредством геометрической оптимизации выбирать наиболее стабильный вариант расположения касательно конкретной функциональной группы. Однако для миксенов считается, что модель 1 является менее энергетически стабильной, чем другие три модели. Модель 1 во многих случаях при геометрической оптимизации переходит в одну из моделей 2-4. Относительная структурная стабильность моделей 2-4 зависит главным образом от возможного ионного состояния переходных металлов на поверхности [14].

Функциональные группы выбирают свое расположение на поверхности таким образом, чтобы связь М-Х достигала максимальной степени заполнения поверхности [15]. Например, этим можно объяснить, почему для Т12С02, 7г2С02, Н2С02, 8с2СБ2 и Бс2С(0Н)2 наиболее устойчивой конфигурацией является модель 2, а для Бс2С02 - модель 3 [14, 15].

Стабильность поверхностных функциональных групп -О, -ОН, ^ и -И рассматривалась и с теоретической точки зрения, и с экспериментальной. На основании анализа зарядов Байдера и термодинамической стабильности, порядок стабильности для миксенов с гранецентрированными кубическими центрами поверхностных функциональных групп имеет вид Т13С202>Т13С2Б2> Т13С20Н2> Т13С2Н2 [16].

Поверхности миксенов, создаваемые в результате селективного травления элементов А, будут определять основные свойства материалов, такие как структура электронных зон, оптическое поглощение и химическая активность [6]. Миксены обладают уникальными механическими, оптическими и магнитными свойствами, повышенной стабильность в определенных условиях, гидрофильностью, электронной проводимостью [7], высокой площадью поверхности [8]. При изменении структуры миксенов,

будут меняться и их свойства. Далее рассмотрим подробнее основные свойства.

Термическая стабильность

Миксены обладают высокой термической стабильностью. В качестве примера можно привести работу [17], в которой изучается стабильность миксена Т^С2ТХ в среде аргона. Данный миксен стабилен при температуре 500°С, однако происходит образование кристаллов оксида титана по краям миксена. С увеличением температуры до 1200°С структура миксена Т^С2 сохраняется. Однако происходит отжиг поверхностных функциональных группы и дефектов поверхности.

Также важным свойством миксенов является стабильность в различных средах. В качестве примера можно привести работу [17], в которой изучается стабильность ряда миксенов в среде воды, кислорода и сухого воздуха. Миксены имеют низкую стабильность в среде кислорода и воды. Однако в среде сухого воздуха миксены показывают высокую устойчивость.

Механические свойства

Одним из способов увеличения механической прочности миксенов является введение в их структуру различных соединений. Множество работ посвящены изучению влияния вводимых компонентов, количества их слоев на электронные, термические и механические свойства миксенов [14, 18, 19]. В качестве примера можно привести работу [20], в которой рассматриваются различные прочность миксенов. Результаты были получены с использованием квантово-химических расчетов и метода молекулярной динамики. Структуры миксенов М2Х обладают большей прочностью, чем их аналоги М3Х2 и М4Х3.

Для повышения механических, термических и электрохимических свойств были разработаны множество композитов миксен-полимер. В качестве полимеров для композитов рассматривали поливиниловый спирт [21], полипирролом [22], полиэтиленом [23], полидиметилсилоксаном [24].

Электронная проводимость

Большинство структур миксенов с поверхностными функциональными группами обладают металлическими свойствами [11]. Такие миксены как БС2СТ2 (Т = Р, ОН и О), Т2СО2, г^СО и ЩСО2, становятся полупроводниками при наличии поверхностных функциональных групп. В качестве примера можно привести работу [14], в которой исследовалось влияние поверхностных функциональных групп на электронную структуру миксенов. Поверхностные функциональные группы фтора и гидроксила одинаково влияют на электронную структуру миксенов. Это связано с тем, что каждая поверхностная функциональная группа фтора и гидроксила способна получать только один электрон с поверхности. Поверхностная функциональная группа кислорода отличается от групп фтора и гидроксила тем, что для ее стабилизации требуется два электрона с поверхности [14].

В работе [14] изучалась электронная структура миксенов с поверхностными функциональными группами, с целью формирования полупроводниковых свойств. Результаты моделирования показывали, что все исходные системы М2Х (X = С или N обладают металлическими свойствами. При наличии поверхностных функциональных групп (фтор, кислород или гидроксил) у миксенов появляются новые полосы ниже энергии Ферми в результате гибридизации р-орбиталей группами фтора или кислорода с d-орбиталями металлов. Такие структуры миксенов, как Sc2CT2 (Т = -Б, -ОН или -О), Т12С02, 7г2С02 и Н2С02 становятся полупроводниками, потому что происходит сдвиг энергии Ферми благодаря наличию поверхностных функциональных групп. Также ширину запрещенной зоны Т12С02 и Бс2С02 можно существенно менять, применяя либо деформацию поверхности [25], либо внешнее электрическое поле [26, 27].

Магнитные свойства

Благодаря большому химическому и структурному разнообразию, многие миксены обладают магнитными свойствами. Магнитные свойства

миксенов меняются в зависимости от атома переходного металла в их структуре и поверхностных функциональных групп. Благодаря возможности выбора атома М (переходного металла) обеспечивается свобода выбора числа ё-электронов в системе, которые могут быть сильно поляризованы в зависимости от координационного окружения переходного металла [11]. Рассматривая в качестве примера работу [28], можно сказать, о влияние в составе миксенов азота или углерода на магнитные свойства. Нитриды переходных металлов, которые содержат дополнительный электрон по сравнению с карбидами переходных металлов, будут обладать ферромагнитными свойствами из-за избыточной плотности состояний на уровне Ферми. Поверхностные функциональные группы тоже обеспечивают дополнительную степень свободы, которую можно использовать для надстройки магнитного состояния. К миксенам-ферромагнетикам относятся такие структуры: моно-металлические миксены Т^К02 и Сг2К02 [29, 30], биметаллические миксены Сг2УС2Т2 (Т = -ОН, -Б, -О) [31], Н2МпС202 и Ш2УС202 [32].

Применение миксенов

Благодаря своему обширному спектру свойств миксены перспективны для потенциального применения в различных областях химической технологии. В частности, газовые сенсоры, катализаторы, ионные батареи и др. Поверхностные функциональные группы играют важную роль в потенциальном применении миксенов. Далее рассмотрим подробнее потенциальные направления применения миксенов.

За последние пару лет миксены стали перспективными материалами, которые могут участвовать в производстве чистого топлива и водорода [33]. Миксены экспериментально исследовались для реакций электрохимического получения и реакции восстановления кислорода [34]. Недавно интерес вызвала реакция восстановления азота, исследованная с помощью компьютерного моделирования на структурах миксенов М2Х и М3Х2 [35].

Электрические свойства данных миксенов важны для дальнейшего применения их в качестве сенсоров. Изменение электрических свойств миксенов связаны с поверхностными функциональными группами. В качестве примера можно рассмотреть работу [36], в которой миксены впервые изучались в качестве датчиков обнаружения газа методом теории функционала плотности. В результате было показано, что Т^С02 может иметь очень высокую селективность при обнаружении газов ЫН3.

Экспериментальное исследование газовых сенсоров Т13С2ТХ представлено в работе [37]. В своем исследовании ученые опирались на уникальное сочетание высокой электропроводимости и большого количества поверхностных функциональных групп в структуре миксенов. Датчики Т13С2ТХ продемонстрировали интересное поведение, когда газовый отклик для всех видов функциональных поверхностных групп показал положительный отклик, чего никогда не наблюдалось. Такое явление можно объяснить металлической проводимостью Т13С2ТХ [38].

Миксены могут применяться как потенциальные биосенсоры. В качестве примера можно привести работу [39], в которой рассматривали полевые транзисторы на основе миксенов для обнаружения молекул-мишеней в очень низких концентрациях. Поскольку механизм обнаружения биомолекул на поверхности миксенов аналогичен механизму газовых сенсоров, можно ожидать, что миксены продемонстрируют высокую эффективность в качестве биосенсоров из-за их высокой плотности поверхностных функциональных групп (сильная адсорбция) и высокой электропроводности (низкий уровень шума).

К потенциальным применениям миксенов можно отнести электроды суперконденсаторов, особенно в кислых электролитах. Кислые электролиты имеют чрезвычайно высокую объемную и гравиметрическую емкости. Однако практическое применение суперконденсаторов на основе миксенов ограничено их узкими диапазонами рабочих напряжений. Частично это связано с электролизом воды, но основным фактором является низкий

потенциал окисления миксенов. Например, окисление Т^С2ТХ миксена в 3М электролите Н2Б04 начинается примерно при -0,1 В (относительно Н§/Н§2Б04) [40]. Следовательно, миксены можно использовать в качестве отрицательного электрода в гибридных устройствах в сочетании с положительным электродом, работающим в диапазоне потенциалов, расположенном за пределами -0,1 В относительно Н^Щ2804.

Как правило, гибридный суперконденсатор сочетает в себе емкостной электрод из активированного угля вместе с фарадеевским (псевдоемкостным или аккумуляторным) электродом. Помимо активированного угля, различные материалы, такие как восстановленный оксид графена прокаленный миксен-оксид никеля, RuO2 и пленки углеродных нановолокон, были исследованы в качестве положительных электродов вместе с миксеном [41].

Химия поверхности также оказывает влияние на электрохимическое поведение миксенов в кислых электролитах. К примеру, в работе [42] в связи с этим рассматривали миксен Т^С2ТХ. Производилась замена фторсодержащих функциональных групп на кислородсодержащие с помощью химической обработки в щелочных электролитах. Такая замена позволила добиться четырехкратного увеличения емкости в сернокислом электролите. Причина этих улучшенных характеристик заключается в снижении концентрации окислительно-восстановительных неактивных групп фтора вместе с увеличением количества поверхностных групп кислорода, которые могут обратимо связываться/разъединяться с ионами гидроксония в электролите Н2Б04 [43].

Первые упоминания о миксенах в качестве материалов для литий-ионных аккумуляторов были в работе [44]. Электрохимические свойства не расслоенного Т^СТХ, синтезированного обработкой плавиковой кислотой (ОТ), оценили в 1 М LiPF6/этиленкарбонат-диэтилкарбонат. Первый заряд Т12СТХ обеспечивает удельную емкость 150-200 мАч/г, при скорости переменного тока 10 А с хорошим сохранением емкости. Также в работе [45] исследовались электрохимические свойства не расслоившихся ЫЪ2СТХ и

У2СТХ в неводном электролите Li+. Несмотря на разные переходные металлы, оба миксена показали удельную емкость 210-220 мАч/г с профилями потенциала, который наблюдается и на Т^СТХ. Однако напряжение реакции У2СТХ было немного выше, чем у Т^СТХ.

Функционализация поверхности еще больше увеличила удельную емкость электродов миксенов. К примеру, добавление «нанокомплекса $п4+» (аморфного SnO2) на поверхности не расслоившегося Т^С2ТХ накапливает дополнительную емкость в реакции превращения SnO2, обеспечивая удельную емкость 1500 мАч/г при 100 мАг. Точно так же интеркалированный ионами кобальта У2СТХ демонстрирует большую емкость - 1117 мАч/г.

В настоящее время понимание дальнейшего применения миксенов в той или иной области находится на начальном этапе. Точная взаимосвязь между поверхностными функциональными группами и химическими свойствами изучается и может сильно меняться от конкретно интересующей области. В центре внимания экспериментальных работ, безусловно, будет то, как синтезировать новые миксены: не только карбиды, но карбонитриды и особенно нитриды, а также то, как контролировать тип и количество определенных функциональных групп на поверхности этих миксенов. Кроме того, далеко не все из возможных миксенов синтезированы к настоящему времени.

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Каюмова Татьяна Рафаильевна, 2025 год

Список литературы

1. Novoselov K. S. Electric Field Effect in Atomically Thin Carbon Films / K. S. Novoselov // Science. - 2004. - Vol. 306, no. 5696. - P. 666669.

2. Krishnan S. G. 2D Materials for Supercapacitor and Supercapattery Applications / S. G. Krishnan, A. Arunachalam, P. Jagadish [et al.] // Adapting 2D Nanomaterials for Advanced Applications. - 2020. - Vol. 1353, no. 2. - P. 33-47.

3. Kim J. T. Application of 2D Materials for Adsorptive Removal of Air Pollutants / J. T. Kim, Ch. W. Lee, H. J. Jung [et al.] // ACS Nano. - 2022. -Vol. 16, no. 11. - P. 17687-17707.

4. Gusmao R. Recent Developments on the Single Atom Supported at 2D Materials Beyond Graphene as Catalysts / R. Gusmao, M. Vesely, Z. Sofer // ACS Catalysis. - 2020. - Vol. 10, no. 16. - P. 9634-9648.

5. Zhao X. Annealed Ti3C2Tz MXene Films for Oxidation-Resistant Functional Coatings / X. Zhao, D. E. Holta, Z. Tan [et al.] // ACS Applied Nano Materials. - 2020. - Vol. 3, no. 11. - P. 10578-10585.

6. Khazaei M. Electronic properties and applications of MXenes: a theoretical review / M. Khazaei, A. Ranjbar, M. Arai [et el.] // Journal of Materials Chemistry C. - 2017. - Vol. 5, no. - P. 2488-2503.

7. Lv P. Monolayer Ti2C MXene: Manipulating Magnetic Property and Electronic Structures by Electric Field / P. Lv, Y. Li, J. Wang // Physical Chemistry Chemical Physics. - 2020. - Vol. 22, no. - P. 11266-11272.

8. Fu Z. Rational Design of Flexible Two-Dimensional MXenes with Multiple Functionalities / Z. Fu, N. Wang, D. Legut D [et al.] // Chemical Reviews. - 2019. - Vol. 119, no. 23. - P. 11980-12031.

9. Khazaei M. Two-dimensional molybdenum carbides: potential thermoelectric materials of the MXene family / M. Khazaei, M. Arai, T. Sasak [et al.] // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2014. - Vol. 16, no. - P. 78417849.

10. Sun W. Electrochemical etching of Ti2AlC to Ti2CTx (MXene) in low-concentration hydrochloric acid solution / W. Sun, S. A. Shah, Y. Chen [et al.] // J. Mater. Chem. A. - 2017. - Vol. 5, no. - P. 21663-21668.

11. Anasori B. 2D Metal Carbides and Nitrides (MXenes) / B. Anasori, Y. Gogotsi. Springer Nature Switzerland AG. - 2019. - P. 530. - ISBN 978-3030-19025-5.

12. Barsoum M. W. The MN+1AXN phases: A new class of solids / M. W. Barsoum // Progress in Solid State Chemistry. - 2000. - Vol. 28, no. 1. - P. 201-281.

13. Naguib M. Two-Dimensional Nanocrystals Produced by Exfoliation of Ti3AlC2 / M. Naguib, M. Kurtoglu, V. Presser [et al.] // Advanced Materials. - 2011. - Vol. 23, no. 37. - P.4248-4253.

14. Khazaei M. Novel Electronic and Magnetic Properties of Two-Dimensional Transition Metal Carbides and Nitrides / M. Khazaei, M. Arai, T. Sasaki [et al.] // Advanced Functional Materials. - 2012. - Vol. 23, no. 17. - P. 2185-2192.

15. Mishra A. Atomistic Origin of Phase Stability in Oxygen-Functionalized MXene: A Comparative Study / A. Mishra, P. Srivastava, A. Carreras [et al.] // The Journal of Physical Chemistry C. - 2017. - Vol. 121, no. 34. - P. 18947-18953

16. Ashton M. Predicted Surface Composition and Thermodynamic Stability of MXenes in Solution / M. Ashton, K. Mathew, R. G. Hennig [et al.] // The Journal of Physical Chemistry C. - 2016. - Vol. 120, no. 6. - P. 3550-3556.

17. Wang K. Fabrication and thermal stability of two-dimensional carbide Ti3C2 nanosheets / K. Wang, Y. Zhou, W. Xu [et al.] // Ceramics International. - 2016. - Vol. 42, no. 7. - P. 8419-8424.

18. Kim H. Thermoelectric Properties of Two-Dimensional Molybdenum-Based MXenes / H. Kim, B. Anasori, Y. Gogotsi [et al.] // Chemistry of Materials. - 2017. - Vol. 29, no. 15. - P. 6472-6479.

19. Gao G. Nearly free electron states in MXenes / G. Gao, G. Ding, J. Li [et al.] // Nanoscale. - 2016. - Vol. 93, no. 20. - P. 8986-8994.

20. Borysiuk V. N. Molecular dynamic study of the mechanical properties of two-dimensional titanium carbides Tin+1Cn (MXenes) / V. N. Borysiuk, V. N. Mochalin, Y. Gogotsi // Nanotechnology. - 2015. - Vol. 26, no. 26. - P. 265705.

21. Ling Z. Flexible and conductive MXene films and nanocomposites with high capacitance / Z. Ling, C. E. Ren, M.-Q. Zhao [et al.] // Proceedings of the National Academy of Sciences. - 2014. - Vol. 111, no. 47. - P. 16676-16681.

22. Boota M. Pseudocapacitive Electrodes Produced by Oxidant-Free Polymerization of Pyrrole between the Layers of 2D Titanium Carbide (MXene) / M. Boota, B. Anasori, C. Voigt [et al.] // Advanced Materials. -2015. - Vol. 28, no. 7. - P. 1517-1522.

23. Zhang H. Preparation, mechanical and anti-friction performance of MXene/polymer composites / H. Zhang, L. Wang, Q. Chen [et al.] // Materials & Design. - 2016. - Vol. 92, no. - P. 682-689.

24. Wu X. Polymer-Ti3C2Tx composite membranes to overcome the tradeoff in solvent resistant nanofiltration for alcohol-based system / X. Wu, L. Hao, J. Zhang [et al.] // Journal of Membrane Science. - 2016. - Vol. 515, no. - P. 175-188.

25. Yu X. The band gap modulation of monolayer Ti2CO2 by strain / X. Yu, J. Cheng, Z. Liu [et al.] // RSC Advances. - 2015. - Vol. 5, no. - P. 30438-30444.

26. Lee Y. Achieving a direct band gap in oxygen functionalized-monolayer scandium carbide by applying an electric field / Y. Lee, Y. Hwang, S. B. Cho [et al.] // Phys. Chem. Chem. Phys. - 2014. - Vol. 16, no. - P. 26273-26278.

27. Li L. Effects of the Interlayer Interaction and Electric Field on the Band Gap of Polar Bilayers: A Case Study of Sc2CO2 / L. Li // The Journal of Physical Chemistry C. - 2016. - Vol. 120, no. 43. - P. 24857-24865.

28. Stoner E. C. Collective Electron Ferromagnetism / E. C. Stoner // Proceedings of the Royal Society A: Mathematical, Physical and Engineering Sciences. - 1938. - Vol. 165, no. 922. - P. 372-414.

29. Kumar H. Tunable Magnetism and Transport Properties in Nitride MXenes / H. Kumar, N. C. Frey, L. Dong [et al.] // ACS Nano. - 2017. -Vol. 11, no. 8. - P. 7648-7655.

30. Wang G. Theoretical Prediction of the Intrinsic Half-Metallicity in Surface-Oxygen-Passivated Cr2N MXene / G. Wang // The Journal of Physical Chemistry C. - 2016. - Vol. 120, no. 33. - P. 18850-18857.

31. Yang J. Tunable electronic and magnetic properties of Cr2M'C2T2 (M' = Ti or V; T = O, OH or F) / J. Yang, X. Zhou, X. Luo [et al.] // Applied Physics Letters. - 2016. - Vol. 109, no. 20. - P. 203109.

32. Dong L. Rational Design of Two-Dimensional Metallic and Semiconducting Spintronic Materials Based on Ordered Double-Transition-Metal MXenes / L. Dong, H. Kumar, B. Anasori [et al.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2017. - Vol. 8, no. 2. - P. 422-428.

33. Seh Z. W. Two-Dimensional Molybdenum Carbide (MXene) as an Efficient Electrocatalyst for Hydrogen Evolution / Z. W. Seh, K. D. Fredrickson, B. Anasori [et al.] // ACS Energy Letters. - 2016. - Vol. 1, no. 3. - P. 589-594.

34. Ma T. Y. Interacting Carbon Nitride and Titanium Carbide Nanosheets for High-Performance Oxygen Evolution / T. Y. Ma, J. L. Cao, M. Jaroniec [et al.] // Angewandte Chemie International Edition. - 2015. -Vol. 55, no. 3. - P. 1138-1142.

35. Azofra L. M. Promising prospects for 2D d2-d4 M3C2 transition metal carbides (MXenes) in N2 capture and conversion into ammonia / L. M.

Azofra, N. Li, D. R. MacFarlane [et al.] // Energy & Environmental Science. - 2016. - Vol. 9, no. - P. 2545-2549.

36. Yu X. Monolayer Ti2CO2: A Promising Candidate for NH3 Sensor or Capturer with High Sensitivity and Selectivity / X. Yu, Y. Li, J. Cheng [et al.] // ACS Applied Materials & Interfaces. - 2015. - Vol. 7, no. 24. - P. 13707-13713.

37. Xiao B. MXenes: Reusable materials for NH3 sensor or capturer by controlling the charge injection / B. Xiao, Y. Li, X. Yu [et al.] // Sensors and Actuators B: Chemical. - 2016. - Vol. 235, no. - P. 103-109.

38. Anasori B. Control of electronic properties of 2D carbides (MXenes) by manipulating their transition metal layers / B. Anasori, C. Shi, E. J. Moon [et al.] // Nanoscale Horizons. - 2016. - Vol. 1, no. 3. - P. 227-234.

39. Xu B. Ultrathin MXene-Micropattern-Based Field-Effect Transistor for Probing Neural Activity / B. Xu, M. Zhu, W. Zhang [et al.] // Advanced Materials. - 2016. - Vol. 28, no. 17. - P. 3333-3339.

40. Lukatskaya M. R. Ultra-high-rate pseudocapacitive energy storage in two-dimensional transition metal carbides / M. R. Lukatskaya, S. Kota, Z. Lin [et al.] // Nature Energy. - 2017. - Vol. 2, no. 8. - P. 17105.

41. Zhao R. Molecular-Level Heterostructures Assembled from Titanium Carbide MXene and Ni-Co-Al Layered Double-Hydroxide Nanosheets for All-Solid-State Flexible Asymmetric High-Energy Supercapacitors / R. Zhao, M. Wang, D. Zhao [et al.] // ACS Energy Letters. - 2017. - Vol. 3, no. 1. - P. 132-140.

42. Dall'Agnese Y. High capacitance of surface-modified 2D titanium carbide in acidic electrolyte / Y. Dall'Agnese, M. R. Lukatskaya, K. M. Cook [et al.] // Electrochemistry Communications. - 2014. - Vol. 48, no. -P. 118-122.

43. Hu M. High-Capacitance Mechanism for Ti3C2Tx MXene by in Situ Electrochemical Raman Spectroscopy Investigation / M. Hu, Z. Li, T. Hu [et al.] // ACS Nano. - 2016. - Vol. 10, no. 12. - P. 11344-11350.

44. Naguib M. MXene: a promising transition metal carbide anode for lithium-ion batteries / M. Naguib, J. Come, B. Dyatkin [et al.] // Electrochemistry Communications. - 2012. - Vol. 16, no. - P. 61-64.

45. Naguib M. New Two-Dimensional Niobium and Vanadium Carbides as Promising Materials for Li-Ion Batteries / M. Naguib, J. Halim, J. Lu [et al.] // Journal of the American Chemical Society. - 2013. - Vol. 135, no. 43. - P. 15966-15969.

46. Binder K. Molecular dynamics simulations / K. Binder, J. Horbach, W. Kob [et al.] // Journal of Physics-Condensed Matter. - 2004. - Vol. 16, no. 5. - P. S429-S453.

47. Borysiuk V. N. Bending rigidity of two-dimensional titanium carbide (MXene) nanoribbons: A molecular dynamics study / V. N. Borysiuk, V. N. Mochalin, Y. Gogotsi // Computational Materials Science. - 2018. - Vol. 143, no. - P. 418-424.

48. Meidani K. Titanium Carbide MXene for Water Desalination: A Molecular Dynamics Study / K. Meidani, Z. Cao, A. Barati Farimani // ACS Applied Nano Materials. - 2021. - Vol. 4, no. 6. - P. 6145-6151.

49. Akimenko S. S. SuSMoST: Surface Science Modeling and Simulation Toolkit / S. S. Akimenko, G. D. Anisimova, A. I. Fadeeva [et al.] // Journal of Computational Chemistry. - 2020. - Vol. 41, no. 23. - P. 2084-2097.

50. Gao G. Nearly free electron states in MXenes / G. Gao, G. Ding, J. Li [et al.] // Nanoscale. - 2016. - Vol. 8, no. - P. 8986-8994.

51. Khazaei M. Topological insulators in the ordered double transition metals M2'M"C2 MXenes (M'=Mo, W; M"=Ti, Zr, Hf) / M. Khazaei, A. Ranjbar, M. Arai [et al.] // Physical Review B. - 2016. - Vol. 94, no. 12. -P. 12.

52. Li L. Lattice dynamics and electronic structures of Ti3C2O2 and Mo2TiC2O2 (MXenes): The effect of Mo substitution / L. Li // Computational Materials Science. - 2016. - Vol. 124, no. - P. 8-14.

53. Shao M. Efficient nitrogen fixation to ammonia on MXenes / M. Shao, Y. Shao, W. Chen [et al.] // Physical Chemistry Chemical Physics. -2018. - Vol. 20, no. 21. - P. 14504-14512.

54. Li N. Understanding of Electrochemical Mechanisms for CO2 Capture and Conversion into Hydrocarbon Fuels in Transition-Metal Carbides (MXenes) / N. Li, X. Chen, W.-J. Ong [et al.] // ACS Nano. - 2017. - Vol. 11, no. 11. - P. 10825-10833.

55. Morales-García Á. CO2 abatement using two-dimensional MXene carbides / A. Morales-García, A. Fernández-Fernández, F. Viñes [et al.] // Journal of Materials Chemistry A. - 2018. - Vol. 6, no. 8. - P. 3381-3385.

56. Zhang H. Computational studies on the structural, electronic and optical properties of graphene-like MXenes (M2CT2, M = Ti, Zr, Hf; T = O, F, OH) and their potential applications as visible-light driven photocatalysts / H. Zhang, G. Yang, X. Zuo [et al.] // Journal of Materials Chemistry A. -2016. - Vol. 4, no. 33. - P. 12913-12920.

57. Ling C. Searching for Highly Active Catalysts for Hydrogen Evolution Reaction Based on O-Terminated MXenes through a Simple Descriptor / C. Ling, L. Shi, Y. Ouyang [et al.] // Chemistry of Materials. -2016. - Vol. 28, no. 24. - P. 9026-9032.

58. Zhang Q. Efficient phosphate sequestration for water purification by unique sandwich-like MXene/magnetic iron oxide nanocomposites / Q. Zhang, J. Teng, G. Zou [et al.] // Nanoscale. - 2016. - Vol. 8, no. 13. - P. 7085-7093.

59. Zhang Y.-J. Adsorption of uranyl species on hydroxylated titanium carbide nanosheet: A first-principles study / Y.-J. Zhang, J.-H. Lan, L. Wang [et al.] // Journal of Hazardous Materials. - 2016. - Vol. 308, no. - P. 402410.

60. Ibragimova R. pH-Dependent Distribution of Functional Groups on Titanium-Based MXenes / R. Ibragimova, M. J. Puska, H.-P. Komsa // ACS Nano. - 2019. - Vol. 13, no. 8. - P. 9171-9181.

61. Stishenko P. V. Phase behavior of terminating oxygen layer of V2C MXene / P. V. Stishenko, T. R. Kayumova, A. V. Myshlyavtsev // International conference on science and applied science. - 2020. - Vol. 2285, no. 1. - P. 020020.

62. Cho M. Lateral interactions between adsorbed molecules: Investigations of CO on Ru (001) using nonlinear surface vibrational spectroscopies / M. Cho, C. Hess, M. Bonn // Physical Review B. - 2002. -Vol. 65, no. - P. 205423.

63. Dobrotvorskaia A. N. Lateral Interaction between Molecules Adsorbed on the Surfaces of Non-Metals / A. N. Dobrotvorskaia, O. S. Pestsov, A. A. Tsyganenko // Topics in Catalysis. - 2017. - Vol. 60, no. - P. 1506-1521.

64. Бэкстер Р. Точно решаемые модели в статистической механике / Р. Бэкстер; Мир. - Москва: Изд-во Мир, 1985. - С. 486.

65. Roelofs L.D. Two-dimensional phases in chemisorption systems / L. D. Roelofs, P. J. Estrup // Surface Sci. - 1983. - Vol. 125, no. 51. - P. 5173.

66. Жданов В.П. Элементарные физикохимические процессы на поверхности / В.П. Жданов; Наука. - Новосибирск: Изд-во Наука, 1988. - С. 287.

67. Товбин Ю.К. Теория физико-химических процессов на границе газ-твердое тело / Ю.К. Товбин; Наука. - Новосибирск: Изд-во Наука, 1990. - С. 287.

68. Zangwill A. Physics at Surfaces / A. Zangwill // Cambridge University Press. - 1988. - P. 448. - ISBN 9780511622564.

69. Becke A. D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange / A. D. Becke // J. Chem. Phys. - 1993. - Vol. 98, no. 7. - P. 5648-5652.

70. Шлютер М. Теория функционала плотности / М. Шлютер, Л. Шэм / Физика за рубежом. Сборник статей. - 1983. - С. 179-203.

71. Burke K. Time-dependent density functional theory: Past, present, and future / K. Burke, J. Werschnik, E. K. Gross // J. Chem. Phys. - 2005. - Vol. 123, no. 6. - P. 062206.

72. Hohenberg P. Inhomogeneous Electron Gas / P. Hohenberg, W. Kohn // Phys. Rev. - 1964. - Vol. 136, no. - P. B.864 - B.871.

73. Kohn W. Self-Consistent Equations Including Exchange and Correlation Effects / W. Kohn, L. Sham // J. Phys. Rev. - 1965. - Vol. 140, no. - P. A1133.

74. Kotliar G. Electronic structure calculations with dynamical mean-field theory / G. Kotliar, S. Y. Savrasov, K. Haule // Rev. Mod. Phys. - 2006. -Vol. 78, no. 865. - P. 865-951.

75. Quantum Espresso: Surface Science Modeling and Simulation Toolkit [Электронный ресурс] // URL: https://www.quantum-espresso.org/

76. GPAW: Surface Science Modeling and Simulation Toolkit [Электронный ресурс] // URL: https://wiki.fysik.dtu.dk/gpaw/faq.html

77. Pickett W. E. Pseudopotential methods in condensed matter applications / W. E. Pickett // Computer Physics Reports. - 1989. - Vol. 9, no. - P. 115-197.

78. Vanderbilt D. Soft self-consistent pseudopotentials in a generalized eigenvalue formalism / D. Vanderbilt // Physical Review B. - 1990. - Vol. 41, no. 11. - P. 7892-7895.

79. Loucks T. Augmented Plane Wave Method: A Guide to Performing Electronic Structure Calculations / T. Loucks // Physics Today. - 1967. -Vol. 20, no. 11. - P. 92-93.

80. Koelling D. D. Use of energy derivative of the radial solution in an augmented plane wave method: application to Copper / D. D. Koelling, G. O. Arbman // J. Phys F. - 1975. - Vol. 5, no. 11. - P. 2041.

81. Andersen O. K. Linear methods in band theory / O. K. Andersen // Phys. Rev.B. - 1975. - Vol. 12, no. - P. 3060.

82. Krakauer H. Self-consistent electronic structure of surfaces: Surface states and surface resonances on W (001) / H. Krakauer, M. Posternak, A. Freeman // Phys. Rev. B. - 1979. - Vol. 19, no. - P. 1706.

83. Koch W. A Chemist's Guide to Density Functional Theory / W. Koch, M. C. Holthausen // Weinheim: Wiley-VCH. - 2002. - P. 306. - ISBN 3527-30372-3.

84. Chachiyo T. Simple and accurate uniform electron gas correlation energy for the full range of densities / T. Chachiyo // J. Chem. Phys. - 2016. - Vol. 145, no. 15. - P. 021101.

85. Parr R. G. Density-Functional Theory of Atoms and Molecules / R. G. Parr // Oxford: Oxford University Press. - 1994. - P. 352. - ISBN 978-0-19509276-9.

86. Becke A.D. Density-functional thermochemistry. III. The role of exact exchange / A.D. Becke // J. Chem. Phys. - 1993. - Vol. 98, no. 7. - P. 5648.

87. Koch W. A Chemist's Guide to Density Functional Theory / W. Koch // New York: WILEY. - 2001. - P. 293. - ISBN 9783527303724.

88. Wang H. A-centers in silicon studied with hybrid density functional theory / H. Wang, A. Chroneos, C. A. Londos [et al.] // Appl. Phys. Lett. -2013. - Vol. 103, no. 5. - P. 052101.

89. Sherrill C. D. Frontiers in electronic structure theory / C. D. Sherrill // The Journal of Chemical Physics. - 2010. - Vol. 132, no. 11. - P. 110902.

90. Perdew J. P. Jacob's ladder of density functional approximations for the exchange-correlation energy / J. P. Perdew // AIP Conference Proceedings. - 2001. - Vol. 577, no. 1. - P. 1-21.

91. Wellendorff J. Density functionals for surface science: Exchange-correlation model development with Bayesian error estimation / J. Wellendorff, K. T. Lundgaard, A. M0gelh0j [et al.] // Physical Review B. -2012. - Vol. 85, no. - P. 235149.

92. Pei J. Pair Potentials as Machine Learning Features / J. Pei, L. F. Song, Jr. Merz [et al.] // J. Chem. Theory Comput. - 2020. - Vol. 16, no. 8.

- P. 5385-5400.

93. Falcón-Cardona J. G. On the utilization of pair-potential energy functions in multi-objective optimization / J. G. Falcón-Cardona, E. C. Osuna, C. A. Coello Coello [et al.] // Swarm and Evolutionary Computation.

- 2023. - Vol. 79, no. 1. - P. 101308.

94. Fischer J. On the history of key empirical intermolecular potentials / J. Fischer, M. Wendland // Fluid Phase Equilibria. - 2023. - Vol. 573, no. - P. 113876.

95. Stephan S. Thermophysical Properties of the Lennard-Jones Fluid: Database and Data Assessment / S. Stephan, M. Thol, J. Vrabec [et al.] // Journal of Chemical Information and Modeling. - 2019. - Vol. 59, no. 10. -P. 4248-4265.

96. Buckingham R. A. The Classical Equation of State of Gaseous Helium, Neon and Argon / R. A. Buckingham // Proceedings of the Royal Society A. - 1938. - Vol. 168, no. 933. - P. 264-283.

97. Friedli S. Statistical Mechanics of Lattice Systems. A Concrete Mathematical Introduction / S. Friedli, Y. Velenik // Cambridge University Press. - 2017. - P. 232 - ISBN 9781316882603.

98. Grimme S. A consistent and accurate ab initio parametrization of density functional dispersion correction (DFT-D) for the 94 elements H-Pu / S. Grimme, J. Antony, S. Ehrlich [et al.] // The Journal of Chemical Physics.

- 2010. - Vol. 132, no. 15. - P. 154104.

99. Wellendorff J. Density functionals for surface science: Exchange-correlation model development with Bayesian error estimation / J. Wellendorff, K. T. Lundgaard, A. M0gelh0j // Physical Review B. - 2012. -Vol. 85, no. 23. - P. 235149.

100. ASE: Surface Science Modeling and Simulation Toolkit [Электронный ресурс] // URL: https://wiki.fysik.dtu.dk/ase/ase/thermochemistry/thermochemistry.htm

101. ATAT: Surface Science Modeling and Simulation Toolkit [Электронный ресурс] // URL: https: //www.brown.edu/Departments/Engineering/Labs/avdw/atat/

102. Воеводин Вл.В. Практика суперкомпьютера "Ломоносов" / Вл.В. Воеводин, С.А. Жуматий, С.И. Соболев и др. // Открытые системы. -Москва: Издательский дом "Открытые системы", 2012. - № 7. - С. 3639.

103. Raychaudhuri S. Introduction to Monte Carlo simulation / S. Raychaudhuri // 2008 Winter Simulation Conference. - 2008. - P. 91-100. -ISBN 978-1-4244-2707-9.

104. Frenkel D. Understanding Molecular Simulations: from Algorithms to Applications / D. Frenkel, B. Smit // Academic Press. - 2002. - P. 628. -ISBN 0-12-267351-4.

105. Metropolis N. Equation of state calculations by fast computing machines / N. Metropolis, A.W. Rosenbluth, M.N. Rosenbluth // J. Chem. Phys. - 1953. - Vol. 21, no. - P. 1087-1092.

106. Akimenko S. S. SuSMoST: Surface Science Modeling and Simulation Toolkit / S. S. Akimenko, G. D. Anisimova, A. I. Fadeeva // Journal of Computational Chemistry. - 2020. - Vol. 41, no. 23. - P. 2084-2097.

107. Freedman D. A. Statistical Models: Theory and Practice // Cambridge University Press. - 2009. - P. 26.

108. Rencher A. C. Methods of Multivariate Analysis / A. C. Rencher, W. F. Christensen // Wiley Series in Probability and Statistics. - 2012. - P. 738. - ISBN 978-1118391679.

109. Merriman M. Elements of the Method of Least Squares / M. Merriman // Macmillan. - 1877. - P. 200. - ISBN 978-1163939314.

110. Stigler S. M. Gauss and the Invention of Least Squares / S. M. Stigler // Ann. Stat. - 1981. - Vol. 9, no. 1. - P. 465-474.

111. Cawley G. C. On Over-fitting in Model Selection and Subsequent Selection Bias in Performance Evaluation / G. C. Cawley, N. L. C. Talbot // Journal of Machine Learning Research. - 2010. - Vol. 11, no. - P. 20792107.

112. Seni G. Ensemble Methods in Data Mining / G. Seni, J. F. Elder // Springer Cham. - 2010. - P. 138.

113. Metz F. L. Localization transition in symmetric random matrices / F. L. Metz, I. Neri, D. Bollé // Physical Review E. - 2010. - Vol. 82, no. - P. 031135.

114. Akimenko S. S. Remnants of the devil's staircase of phase transitions in the model of dimer adsorption at nonzero temperature / S. S. Akimenko, V. F. Fefelov, A. V. Myshlyavtsev [et al.] // Physical Review. B. - 2018. -Vol. 97, no. - P. 085408.

115. Ozawa S. Detection and Monitoring of Ongoing Aseismic Slip in the Tokai Region, Central Japan / S. Ozawa, M. Murakami, M. Kaidzu [et al.] // Science. - 2002. - Vol. 298, no. - P. 1009-1012.

116. Stishenko P. V. Phase behavior of terminating oxygen layer of V2C MXene / P. V. Stishenko, T. R. Kayumova, A. V. Myshlyavtsev // International conference on science and applied science. - 2020. - Vol. 2285, no. 1. - P. 020020.

117. Sanchez-Varretti F. O. Adsorption of binary mixtures on two-dimensional triangular lattices / F. O. Sanchez-Varretti, P. M. Pasinetti, F. M. Bulnes [et al.] // Surface Science. - 2020. - Vol. 701, no. - P. 121698.

118. Collins J. B. Finite-size scaling analysis of the S=1 Ising model on the triangular lattice / J. B. Collins, P. A. Rikvold, E. T. Gawlinski // Physical Review B. - 1988. - Vol. 38, no. - P. 6741-6750.

119. Zhan C. Understanding the MXene Pseudocapacitance / C. Zhan, M Naguib, M. Lukatskaya [et al.] // The Journal of Physical Chemistry Letters. - 2018. - Vol. 9, no. 6. - P.1223-1228.

120. Yu L. Bond Order Conservation Strategies in Catalysis Applied to the NH3 Decomposition Reaction / L. Yu, F. Abild-Pedersen // ACS Catal. -2017. - Vol. 7, no. 1. - P. 864-871.