Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri

Çağatay Yamçıçıer

doi:10.31466/kfbd.999044

EN TR

Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri

Öz

Bu çalışmada, MnO2 bileşiğinin yapısal ve elektronik özellikleri hidrostatik basınç altında yoğunluk fonksiyonel teorisi (DFT) çerçevesinde genelleştirilmiş gradyant metodu (GGA) kullanılarak 120 GPa’ya kadar gerçekleştirildi. Çalışmada MnO2 bileşiği kademeli olarak artan basıncın etkisiyle uzay grubu P42/mnm olan tetragonal yapıdan uzay grubu Pnnm olan ortorombik yapıya dönüşmüştür. Çalışmanın deneysel sonuçlarla uyumunu gözlemlemek için entalpi ve toplam enerji hesaplamaları gerçekleştirildi. Ayrıca çalışmada MnO2 bileşiğinin elektronik özellikleri araştırıldı. Yapılan hesaplamalar sonucunda MnO2 bileşiğinde yaklaşık olarak 9.8 GPa’da bir faz geçişi meydana geldiği ve tetragonal yapıdan ortorombik yapıya geçildiği sonucuna varıldı.

Anahtar Kelimeler

Yapısal faz geçişi, Yoğunluk fonksiyonel teori, Ab-initio, Ara durum, Enerji depolama

Kaynakça

Al, S., Kürkçü, C., & Yamcicier, C. (2020a). High pressure phase transitions and physical properties of Li2MgH4; implications for hydrogen storage. International Journal of Hydrogen Energy, 45(7), 4720-4730.
Al, S., Kürkçü, C., & Yamcicier, C. (2020b). Structural evolution, mechanical, electronic and vibrational properties of high capacity hydrogen storage TiH4. International Journal of Hydrogen Energy, 45(55), 30783-30791.
Alam, K., Seriani, N., & Sen, P. (2019). α-MnO2 under pressure: Possible route to δ-MnO2. Materials Research Express, 6(7). https://doi.org/10.1088/2053-1591/ab145c
Arnott, J., Williams, R., Pandolfo, A., & Donne, S. (2007). Microporosity of heat-treated manganese dioxide. Journal of Power Sources, 165(2), 581-590.
Birch, F. (1947). Finite elastic strain of cubic crystals. Physical review, 71(11), 809.
Bolzan, A. A., Fong, C., Kennedy, B. J., & Howard, C. J. (1997). Structural studies of rutile-type metal dioxides. Acta Crystallographica Section B: Structural Science, 53(3), 373-380.
Bradlyn, B., Elcoro, L., Cano, J., Vergniory, M. G., Wang, Z., Felser, C., Aroyo, M. I., & Bernevig, B. A. (2017). Topological quantum chemistry. Nature, 547(7663), 298-305. https://doi.org/10.1038/nature23268
Chabre, Y., & Pannetier, J. (1995). Structural and electrochemical properties of the proton / γ-MnO2 system. Progress in Solid State Chemistry, 23(1), 1-130. https://doi.org/https://doi.org/10.1016/0079-6786(94)00005-2
Clendenen, R., & Drickamer, H. (1966). Lattice parameters of nine oxides and sulfides as a function of pressure. The Journal of Chemical Physics, 44(11), 4223-4228.
de, P. (1959). Interpretation of some [gamma]-MnO2 diffraction patterns. Acta Crystallographica, 12(4), 341-345. https://doi.org/doi:10.1107/S0365110X59001001

Gangwar, D., & Rath, C. (2021). Structural, optical and magnetic properties of α- and β-MnO2 nanorods. Applied Surface Science, 557. https://doi.org/10.1016/j.apsusc.2021.149693
Haines, J., Leger, J., Gorelli, F., Klug, D., Tse, J., & Li, Z. (2001). X-ray diffraction and theoretical studies of the high-pressure structures and phase transitions in magnesium fluoride. Physical Review B, 64(13), 134110.
Haines, J., Léger, J., & Hoyau, S. (1995). Second-order rutile-type to CaCl2-type phase transition in β-MnO2 at high pressure. Journal of Physics and Chemistry of Solids, 56(7), 965-973.
Hannemann, A., Hundt, R., Schön, J., & Jansen, M. (1998). A new algorithm for space-group determination. Journal of applied crystallography, 31(6), 922-928.
Hundt, R., SchoÈn, J. C., Hannemann, A., & Jansen, M. (1999). Determination of symmetries and idealized cell parameters for simulated structures. Journal of applied crystallography, 32(3), 413-416.
Kingma, K. J., Cohen, R. E., Hemley, R. J., & Mao, H.-k. (1995). Transformation of stishovite to a denser phase at lower-mantle pressures. Nature, 374(6519), 243-245.
Kozawa, A., & Yeager, J. (1965). The cathodic reduction mechanism of electrolytic manganese dioxide in alkaline electrolyte. Journal of The Electrochemical Society, 112(10), 959.
Kürkçü, C., & Merdan, Z. (2018a). Güneş pilleri için ZnO'nun yapısal ve elektronik özelliklerinin incelenmesi: Ab-initio çalışması. Balıkesir Üniversitesi Fen Bilimleri Enstitüsü Dergisi, 1-12. https://doi.org/10.25092/baunfbed.416460
Kürkçü, C., & Merdan, Z. (2018b). Hidrojen depolama malzemeleri için MgH2'nin yapısal ve elektronik özellikleri. Gazi Üniversitesi Fen Bilimleri Dergisi Part C: Tasarım ve Teknoloji, 451-461. https://doi.org/10.29109/http-gujsc-gazi-edu-tr.371285
Kürkçü, C., Merdan, Z., & Öztürk, H. (2016a). Pressure-induced phase transitions and structural properties of CoF2: An ab-initio molecular dynamics study. Solid State Communications, 231, 17-25.
Kürkçü, C., Merdan, Z., & Öztürk, H. (2016b). Theoretical calculations of high-pressure phases of NiF 2: An ab initio constant-pressure study. Russian Journal of Physical Chemistry A, 90(13), 2550-2555.
Kürkçü, C., Merdan, Z., & Yamçıçıer, Ç. (2019). Pressure-induced phase transitions, electronic, elastic and vibrational properties of zinc oxide under high pressure. Indian Journal of Physics, 93(8), 979-989. https://doi.org/10.1007/s12648-018-01365-8
Liu, L.-G. (1976). Synthesis of a new high-pressure phase of manganese dioxide. Earth and Planetary Science Letters, 29(1), 104-106.
Momma, K., & Izumi, F. (2011). VESTA 3 for three-dimensional visualization of crystal, volumetric and morphology data. Journal of applied crystallography, 44(6), 1272-1276.
Monkhorst, H. J., & Pack, J. D. (1976). Special points for Brillouin-zone integrations. Physical Review B, 13(12), 5188.
Perakis, A., Lampakis, D., Boulmetis, Y. C., & Raptis, C. (2005). High-pressure Raman study of the ferroelastic rutile-to-Ca Cl 2 phase transition in Zn F 2. Physical Review B, 72(14), 144108.
Perdew, J. P., Burke, K., & Ernzerhof, M. (1996). Generalized gradient approximation made simple. Physical review letters, 77(18), 3865.
Ruetschi, P. (1984). Cation‐Vacancy Model for MnO2. Journal of The Electrochemical Society, 131(12), 2737-2744. https://doi.org/10.1149/1.2115399
Soler, J. M., Artacho, E., Gale, J. D., García, A., Junquera, J., Ordejón, P., & Sánchez-Portal, D. (2002). The SIESTA method for ab initio order-N materials simulation. Journal of Physics: Condensed Matter, 14(11), 2745.
Troullier, N., & Martins, J. L. (1991). Efficient pseudopotentials for plane-wave calculations. Physical Review B, 43(3), 1993.
Truesdell, C. (1952). FD Murnaghan, finite deformation of an elastic solid. Bulletin of the American Mathematical Society, 58(5), 577-579.
Tull, M. (1996). A Bibliography of University Theses on Australian Maritime History. International Journal of Maritime History, 8(1), 199-246.
Turner, S., & Buseck, P. R. (1983). Defects in nsutite (γ-MnO 2) and dry-cell battery efficiency. Nature, 304(5922), 143-146.
Walanda, D. K., Lawrance, G. A., & Donne, S. W. (2005). Hydrothermal MnO2: synthesis, structure, morphology and discharge performance. Journal of Power Sources, 139(1-2), 325-341. https://doi.org/10.1016/j.jpowsour.2004.06.062
Yamcicier, C., Merdan, Z., & Kurkcu, C. (2018). Investigation of the structural and electronic properties of CdS under high pressure: an ab initio study. Canadian Journal of Physics, 96(2), 216-224. https://doi.org/10.1139/cjp-2017-0257

Ayrıntılar

Birincil Dil

Türkçe

Konular

-

Bölüm

Araştırma Makalesi

Yazarlar

Çağatay Yamçıçıer ^*
0000-0003-3033-168X
Türkiye

Yayımlanma Tarihi

15 Haziran 2022

Gönderilme Tarihi

22 Eylül 2021

Kabul Tarihi

1 Haziran 2022

Yayımlandığı Sayı

Yıl 2022 Cilt: 12 Sayı: 1

DOI

https://doi.org/10.31466/kfbd.999044

IZ

https://izlik.org/JA58FY97PE

APA

Yamçıçıer, Ç. (2022). Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, 12(1), 155-167. https://doi.org/10.31466/kfbd.999044

AMA

1.Yamçıçıer Ç. Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri. KFBD. 2022;12(1):155-167. doi:10.31466/kfbd.999044

Chicago

Yamçıçıer, Çağatay. 2022. “Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 12 (1): 155-67. https://doi.org/10.31466/kfbd.999044.

EndNote

Yamçıçıer Ç (01 Haziran 2022) Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 12 1 155–167.

IEEE

[1]Ç. Yamçıçıer, “Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri”, KFBD, c. 12, sy 1, ss. 155–167, Haz. 2022, doi: 10.31466/kfbd.999044.

ISNAD

Yamçıçıer, Çağatay. “Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi 12/1 (01 Haziran 2022): 155-167. https://doi.org/10.31466/kfbd.999044.

JAMA

1.Yamçıçıer Ç. Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri. KFBD. 2022;12:155–167.

MLA

Yamçıçıer, Çağatay. “Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri”. Karadeniz Fen Bilimleri Dergisi, c. 12, sy 1, Haziran 2022, ss. 155-67, doi:10.31466/kfbd.999044.

Vancouver

1.Çağatay Yamçıçıer. Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri. KFBD. 01 Haziran 2022;12(1):155-67. doi:10.31466/kfbd.999044

Karadeniz Fen Bilimleri Dergisinde yayınlanan makaleler Creative Commons Attribution-NonCommercial 4.0 International kapsamında lisanslanmıştır.

Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri

Structural and Electronic Properties of β-MnO2 Compound Under High Pressure for Energy Storage Devices

Öz

Anahtar Kelimeler

Enerji Depolama Cihazları için β-MnO2 Bileşiğinin Yüksek Basınç Altında Yapısal ve Elektronik Özellikleri

Öz

Anahtar Kelimeler

Kaynakça

Ayrıntılar

Birincil Dil

Konular

Bölüm

Yazarlar

Yayımlanma Tarihi

Gönderilme Tarihi

Kabul Tarihi

Yayımlandığı Sayı

DOI

IZ

Kaynak Göster