| نوع مدرک
|
:
|
پایان نامه فارسی
|
| زبان مدرک
|
:
|
فارسی
|
| زبان اثر اصلي
|
:
|
فارسی
|
| شماره رکورد
|
:
|
221781
|
| شماره مدرک
|
:
|
۴۳۳۲پ
|
| سرشناسه
|
:
|
امیدی‌راد، ریحان پديدآور
|
| عنوان
|
:
|
شبیه‌سازی کوانتوم مکانیکی و دینامیک مولکولی نانوصفحات بهبود یافته برای فرآیندهای جذب و جداسازی گونه‌های شیمیایی [پایان نامه]
|
| نویسنده
|
:
|
/ ریحان امیدی‌راد
|
| استاد راهنما
|
:
|
خالد عزیزی
|
| استاد مشاور
|
:
|
سعداله ابراهیمی
|
| محل تحصیل
|
:
|
: دانشگاه کردستان/ دانشكده علوم پایه
|
| سال تحصیل
|
:
|
، ۱۳۹۸
|
| صفحه شمار
|
:
|
ض، [۱۶۱] ص.:مصور، جدول+فایل دیجیتال
|
| مقطع تحصیلی
|
:
|
دکترا
|
| رشته تحصیلی
|
:
|
شیمی فیزیک
|
| دانشگاه
|
:
|
کردستان
|
| گروه تحصیلی
|
:
|
شیمی
|
| گرایش تحصیلی
|
:
|
شیمی فیزیک
|
| دانشکده
|
:
|
دانشگاه کردستان، دانشکده علوم پایه
|
| نمره دانشجو
|
:
|
۱۹/۹۰
|
| يادداشت
|
:
|
چکیده فارسی و انگلیسی
|
| چکيده
|
:
|
در ابتدا با استفاده از نظریه تابعی چگالی تاثیر ایجاد حفره و همچنین القای بار الکتریکی بر برهم¬کنش مولکول آب با نانوصفحه بورنیتریدی در دو حالت دست نخورده و حفره¬دار مورد مطالعه قرار گرفت. معلوم شد که مولکول آب بر روی سطح فاقد حفره به صورت مولکولی جذب فیزیکی می¬شود. در مقابل، این مولکول در درون حفره تفکیک شده و مکانیزم تفکیک آن بستگی به اندازه بار القا شده بر نانوجاذب دارد. در بخش دوم تحقیق قابلیت کاربرد ساختارهای حاصل از تفکیک آب بر نانو صفحه حفره¬دار برای اکسایش مولکول کربن منوکسید و احیا رادیکال ایزوسیانید با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که اکسیداسیون از طریق برهمکنش با اتم اکسیژن و احیا از طریق برهم¬کنش با اتم¬های هیدروژن متصل به جداره حفره انجام می¬گیرد. در بخش سوم، یک شکل اصلاح شده نیروی پراکندگی از نظریه تابعی چگالی برای درک قدرت برهم¬کنش حلال¬های مختلف (اتانول، استون و آب) با نانو صفحه بورنیتریدی شش وجهی مورد استفاده قرار گرفته است. صحت روش به¬کار برده شده در این تحقیق و لذا قابلیت کاربرد نتایج به دست آمده با استفاده از نتایج تجربی در دسترس و نیز نتایج حاصل از روش خوشه مزدوج در سطح برانگیختگی دوگانه و سه گانه تایید شده است. معلوم شد که نانوصفحه بی نقص نمی¬تواند حلال¬های انتخاب شده را به خوبی جذب نماید، در حالیکه پس از ایجاد نقص در شبکه بورنیتریدی قدرت جذب برای اتانول و آب به طور قابل ملاحظه¬ای افزایش می یابد. در همه موارد بالا خواص ساختاری و الکترونی شامل انرژی آزاد گیبس تشکیل نانوصفحه، بارهای الکترواستاتیکی اربیتال پیوندی طبیعی، توزیع چگالی الکترونی، شکاف انرژی، پتانسیل شیمیایی، سختی شیمیایی کل و شاخص الکترون دوستی برای درک عوامل موثر بر انجام برهم¬کنش مورد استفاده قرار گرفته¬اند. در بخش پایانی تحقیق شبیه سازی دینامیک مولکولی با استفاده از نرم افزار لمپس برای بررسی امکان جداسازی مخلوط 17% عددی مونو اتیلن گلیکول در آب توسط یک غشا بور نیتریدی حفره¬دار تحت دو فشار 5/1و 10 اتمسفر مورد بررسی قرار گرفت. بر طبق نتایج در فشارهای 5/1 و 10 اتمسفر درصد عددی مولکول‌های آب عبور کرده از حفره به ترتیب 78% و 83% بوده و زمان شبیه سازی برای فشار 10 اتمسفر یک پنجم مقدار مربوط به فشار 5/1 اتمسفر می‌باشد.
|
|
|
:
|
Initially, the effect of creating a vacancy along with the inducing electrical charge on the interaction between water molecule with boron nitride nanosheet in either pristine or vacancy defected state has been studied using the density functional theory. It was found that water molecule is molecularly physisorbed on the vacancy-free surface. In contrast, within the vacancy, this molecule is dissociated upon a mechanism that depends on the amount of induced charge on the nanosheet. In the second part of the research, the applicability of the resulted structures from water dissociation for oxidation of carbon monoxide molecule and reduction of isocyanide radical were investigated using the density functional theory. The results showed that oxidation is achieved through interaction with oxygen atom and reduction through interaction with hydrogen atoms attached to the cavity wall. In the third part of study, Density functional theory dispersion corrected calculations was used to provide an understanding of interaction strength of various solvents (ethanol, acetone and water) with hexagonal-boron nitride nanosheet. The accuracy of our implemented method and hence the applicability of obtained results were validated against experimental and theoretical results at the coupled cluster with a full treatment singlet and doublet levels. It was found that perfect nanosheet could not strongly adsorb the selected solvents, however, adsorption energy of ethanol and water was enhanced significantly upon the introducing defects in the boron nitride lattice. In all of the above studies, structural and electronic properties including the Gibbs free energy of formation of nanosheet, natural bond orbital electrostatic charges, electron density distribution, energy gap, chemical potential, total chemical hardness, and electrophilicity index are calculated and used to understand the factors affecting the interaction.In the final section of the research, molecular dynamics simulation using LAMMPS software was used to investigate the feasibility of separating a 17% numerical percentage of monoethylene glycol in water by a cavity boron nitride membrane under two pressures of 1.5 and 10 atm. According to the results, at 1.5 and 10 atm the numerical percentages of water molecules passing through the membrane were 78% and 83%, respectively, and the simulation time for 10 atm is one fifth of the corresponding value of 1.5 atm.
|
| توصیفگر
|
:
|
نانوصفحه بور نیتریدی حفره‌دارDefected boron nitride nanosheet
|
|
|
:
|
نظریه تابعی چگالیDensity functional theory
|
|
|
:
|
تکنیک کنترل بار الکتریکیCharge-controlled Technique
|
|
|
:
|
اکسیداسیون و احیاOxidation and reduction
|
|
|
:
|
جداسازیSeperation
|
|
|
:
|
شبیه‌سازی دینامیک مولکولیMolecular dynamics simulation
|
| شناسه افزوده
|
:
|
عزیزی، خالد استاد راهنما
|
|
|
:
|
ابراهیمی، سعداله استاد راهنما
|
| شناسه افزوده
|
:
|
دانشگاه کردستان . دانشکده علوم پایه
|