Theoretische Untersuchung von TiO2-Nanoröhrchen und ihrer Wechselwirkungen mit Gasen

Für die theoretische Untersuchung der Titandioxid-Nanoröhren wurde eine Methode zur Erstellung von Nanoröhrenmodellen aus den Einheitszellen von TiO2-Kristallen (Rutil und Anatas) in bestimmten Ebenen verwendet, in diesem Fall Anatas in der (101)-Ebene und Rutil in der (110)-Ebene. Die erzeugten Strukturen wurden quantenmechanischen Berechnungen mit semiempirischen Methoden (PM7) und ab-initio DFT- und HF-Methoden in den Basen 6-31G und 6-311G unterzogen. Es wurden Modelle erstellt und es wurde festgestellt, dass die stabilsten Strukturen diejenigen mit den größten Durchmessern waren. Ein Vergleich zwischen Modellen mit der gleichen Anzahl von Atomen zeigte, dass Anatas-Nanoröhren stabiler waren als Rutil-Nanoröhren. Bei der Bewertung der Lücke mit semi-empirischen und HF-Methoden wurden die Anatas-Nanoröhren aufgrund des Lückenbereichs zwischen 6,00 eV und 10,00 eV als isolierend eingestuft, während die DFT-Werte Werte zwischen 2,00 eV und 2,50 eV ergaben. Die entwickelte Methodik zeigte ein hohes Potenzial für die Anwendung bei der Simulation von TiO2-Nanoröhren.