Repositorio
Institucional

Ramirez-Pastor, Antonio Jose

Statistical Mechanics Model of Interacting Asymmetric Polyatomic Species: Application to the Adsorption of para-Aminobenzoic Acid on a V2O5 Surface

AMER CHEMICAL SOC

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C

en

Vanadium pentoxide (V2O5) holds significant potential for technological applications in lithium-ion battery. The efficiency and lifespan of these batteries during charging cycles can be enhanced by cathode passivation, for example, using a self-assembled layer of para-aminobenzoic acid (pABA). In this study, the adsorption of pABA on the V2O5 surface was investigated using density functional theory (DFT) calculations. These calculations examined the pABA-surface and pABA-pABA interactions in various adsorption configurations, including molecules in both the first and second adsorption layers. Additionally, a nonideal lattice gas model combined with a statistical mechanics inhomogeneous mean-field approximation, was developed to account for the polyatomic nature of pABA, its asymmetric linear structure, and nearest-neighbor interactions in different adsorption configurations. The partial and overall adsorption isotherms were derived based on the interaction parameters obtained from DFT calculations. The findings reveal that a double-layer, flat configuration predominates at surface saturation, which is consistent with previously reported angle-resolved XPS measurements.El pentóxido de vanadio (V₂O₅) presenta un gran potencial para aplicaciones tecnológicas en baterías de iones de litio. La eficiencia y la vida útil de estas baterías durante los ciclos de carga pueden mejorarse mediante la pasivación del cátodo, por ejemplo, utilizando una capa autoensamblada de ácido para-aminobenzoico (pABA). En este estudio, se investigó la adsorción de pABA en la superficie de V₂O₅ mediante cálculos de teoría del funcional de la densidad (DFT). Estos cálculos analizaron las interacciones pABA-superficie y pABA-pABA en diversas configuraciones de adsorción, incluyendo moléculas tanto en la primera como en la segunda capa de adsorción. Además, se desarrolló un modelo de gas reticular no ideal, combinado con una aproximación de campo medio no homogéneo de mecánica estadística, para tener en cuenta la naturaleza poliatómica del pABA, su estructura lineal asimétrica y las interacciones entre vecinos más cercanos en diferentes configuraciones de adsorción. Las isotermas de adsorción parciales y globales se derivaron a partir de los parámetros de interacción obtenidos de los cálculos DFT. Los resultados revelan que, en la saturación de la superficie, predomina una configuración plana de doble capa, lo cual coincide con las mediciones de XPS resueltas angularmente que se han publicado anteriormente.

artículo original

10.1021/acs.jpcc.5c00091

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VANADIUM PENTOXIDE

ELECTRONIC-STRUCTURE

APPROXIMATION

THERMODYNAMICS

MICROSCOPY

INTERFACE

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Ingeniería Eléctrica y Electrónica

Físico-Química

Ingeniería de los Materiales

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WOS:001455911900001

Statistical Mechanics Model of Interacting Asymmetric Polyatomic Species: Application to the Adsorption of para-Aminobenzoic Acid on a V2O5 Surface

artículo original

AMER CHEMICAL SOC

JOURNAL OF PHYSICAL CHEMISTRY C

Chemistry, Physical

Nanoscience & Nanotechnology

Materials Science, Multidisciplinary

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1932-7447

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