در این پژوهش، برهمکنش گاز آمونیاک با نانولوله های آلومینیوم نیتریدی با استفاده از محاسبات نظریه تابعیت چگالی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج محاسبات نشان می دهند که این نانولوله ها حسگر مناسبی برای این گاز نمی باشند. برای بالا بردن حساسیت این نانولوله ها نسبت به گاز آمونیاک از دوپه کردن استفاده کردیم. بدین ترتیب که اتم های o, si, s, c را به جای اتم نیتروژن دیواره ی نانولوله قرار دادیم. بهترین نتیجه زمانی حاصل شد که اتم اکسیژن وارد سیستم شد، که بدین ترتیب نانولوله در اثر کاهش شدید گاف انرژی رسانایی الکتریکی قابل توجهی نسبت به نانولوله ی خالص پیدا کرد و مهم تر آنکه پس از جذب آمونیاک بر روی آن، تغییر قابل ملاحظه ای در گاف انرژی نانولوله ایجاد شد که از این خاصیت، می توان برای شناسائی گاز آمونیاک با این نانولوله استفاده کرد. همچنین نشان دادیم که با کاهش قطر نانولوله انرژی جذب nh3 افزایش می یابد. تغییرات طول پیوندهایal-n در اطراف ناحیه جذب و انرژی زیاد جذب حکایت از یک جذب شیمیایی قوی دارد. همچنین آنالیز موروکاما و nbo نشان می-دهد که ماهیت این جذب بطور عمده الکتروستاتیکی می باشد. در نهایت، برهمکنش اسید آمینه گلیسین یونی و خنثی و سه مولکول آمین دیگر ( nh2ch3 ، nh2ch2och3، (nh2cooh با دیواره نانولوله ی آلومینیوم نیتریدی بررسی شد

نظر به وجود مشکلات قابل ملاحظه در فرآوری کنسانتره های سولفیدی حاوی کالکوپیریت بروش پیرومتالورژی از جمله آلودگی محیط زیست، تمایل به استفاده از روش هیدرومتالورژی برای این نوع منابع به شدت در حال افزایش است. تحقیقات در خصوص لیچینگ کالکوپیریت بویژه در محیط سولفاته و حضور یون فریک منجر به ارائه فرآیندهای مختلفی شده است. لیچینگ کم کالکوپیریت در محیط سولفاته و حضور یون فریک یکی از مشکلات عمده می باشد که این امر را به تشکیل لایه روئین در سطح ذرات کالکوپیریت نسبت می دهند. برای رفع این مشکل روش های مختلفی از جمله استفاده از دما و فشار بالا، میکروارگانیسم، خردایش خیلی زیاد و مواد فعال کننده سطح ارائه شده است. در این زمینه فرآیندهای مختلفی ارائه شده است. تاکنون فرآیندهای صنعتی این روش ها ارائه نشده است. در این تحقیق از پیریت که کانی باطله همراه کالکوپیریت است به عنوان کاتالیزور استفاده شده است. وقتی این دو کانی در یک الکترولیت تماس فیزیکی داشته باشند با یکدیگر پیل گالوانیک تشکیل می دهند و چون پتانسیل آزاد پیریت نسبت به کالکوپیریت بیشتر می باشد لذا پیریت قطب کاتد پیل را تشکیل می دهد و مورد حفاظت قرار می گیرد و کالکوپیریت قطب آند پیل را تشکیل می دهد و لیچینگ آن تسریع می شود. کالکوپیریت و پیریت با خلوص بالا از معدن مس مزرعه و کنسانتره مس از مجتمع مس سرچشمه تهیه گردید. در این تحقیق سه سری آزمایش، شامل آزمایش های لیچینگ کانی های کالکوپیریت و پیریت با خلوص بالا، کنترل پتانسیل محلول با دمش اکسیژن، آزمایش های لیچینگ کنسانتره مس در حضور پیریت، کنترل پتانسیل با دمش اکسیژن و نیتروژن و آزمایش های لیچینگ کنسانتره مس در حضور پیریت، کنترل پتانسیل با اعمال پتانسیل خارجی انجام گرفت. برای انجام آزمایشهای لیچینگ کانی خالص کالکوپیریت در حضور پیریت خالص، ابتدا پتانسیل محلول با تنظیم نسبت میزان یون فریک به فرو تنظیم شد و برای تنظیم پتانسیل محلول در حین لیچینگ، اکسیژن به داخل راکتور دمیده شد. روش انجام آزمایش های لیچینگ کنسانتره مس نیز مشابه روش انجام آزمایش های لیچینگ کانی های خالص کالکوپیریت و پیریت می باشد. پتانسیل محلول داخل راکتور با دمش اکسیژن یا نیتروژن به صورت دستی کنترل شد. در آزمایش های انجام گرفته جهت لیچینگ کالکوپیریت در حضور پیریت با کنترل پتانسیل محلول به طریق الکتروشیمیایی، لیچینگ کالکوپیریت در بخش های کاتد و آند به صورت جداگانه بررسی شد. وقتی کالکوپیریت و پیریت به بخش کاتد اضافه می شد برای جلوگیری از کاهش پتانسیل محلول اکسیژن دمیده می شد، اما زمانی که کالکوپیریت و پیریت به بخش آند اضافه می شد برای جلوگیری از افزایش پتانسیل نیتروژن دمیده می شد. عوامل موثر بر فرآیند لیچینگ کالکوپیریت و پیریت با خلوص بالا و کنسانتره مس در حضور پیریت از جمله سرعت همزدن، دما، پتانسیل اکسایش- کاهش محلول، نسبت پیریت به کالکوپیریت، غلظت اولیه اسید، دانسیته پالپ، مقدار اولیه آهن کل و ابعاد ذرات مورد بررسی قرار گرفتند. شرایط بهینه در لیچینگ کالکوپیریت خالص سرعت همزدن 1150 دور در دقیقه، دما 85 درجه سانتی گراد، پتانسیل محلول 410 میلی ولت، نسبت پیریت به کالکوپیریت 4، غلظت اولیه اسید 15 گرم بر لیتر، ابعاد ذرات کالکوپیریت و پیریت زیر 37 میکرون بدست آمد. تحت شرایط مذکور بازیابی مس 98 درصد در مدت 7 ساعت بدست آمد. شرایط بهینه در لیچینگ کنسانتره مس، دما 85 درجه سانتی گراد، پتانسیل محلول 410 میلی ولت، نسبت پیریت به کانی های سولفیدی مس 2، غلظت اولیه اسید 15 گرم بر لیتر، دانسیته پالپ 8/7 درصد و غلظت اولیه آهن 5 گرم بر لیتر بدست آمد که تحت این شرایط بازیابی مس حدود 85 درصد در کمتر از 24 ساعت شد. در لیچینگ کنسانتره مس با کنترل الکتروشیمیایی پتانسیل بازیابی مس حدود 50 درصد در کمتر از 24 ساعت بدست آمد

در این تحقیق به منظور بررسی عوامل موثر بر پارامترهای رزونانس مغناطیسی هسته nmr و رزونانس چهارقطبی هسته nqr هالوژن ها گروهی از ترکیبات هالید فلزی گروه اول به همراه ترکیبات آبدار در این گروه مورد مطالعه قرار گرفتند. روش مورد استفاده در این تحقیق dft است و از مجموعه پایه های 3-21g* و 6-311+g**استفاده شده است. عوامل موثر بر پارامترهای nmr و nqr مورد مطالعه در این تحقیق شامل آبدارشدن? تعداد مولکول های آب? و نوع کاتیون می باشد. همچنین تاثیر نوع هالوژن بر پارامترهای nmr و nqr کاتیون نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد که با هیدراتاسیون ترکیب و همچنین با افزایش تعداد مولکول های آب در یک ترکیب مقدار پوشیدگی شیمیایی کاهش می یابدو مقدار ثابت جفت شدگی چهارقطبی افزایش می یابد علت کاهش مقدار پوشیدگی شیمیایی را با زیاد شدن فاصله بین دو اتم همسایه می توان توجیه کرد و افزایش مقدار ثابت جفت شدگی چهارقطبی به دلیل چگالی بار حاصل از جفت الکترون غیر پیوندی مولکول اکسیژن است. همچنین با بررسی و مقایسه کلرید های گروه اول، دوم و سوم مشخص می شود که با افزایش شماره گروه و در تتیجه زیاد شدن الکترون های لایه ظرفیت و افزایش دانسیته الکترونی ناشی از کاتیون میزان پوشیدگی شیمیایی و ثابت جفت شدگی برای کلریدهای گروه سوم نسبت به گروه دوم و گروه دوم نسبت به گروه اول بیشتر است.

در بخش نخست، گذار فاز آب درون نانولوله ی کربنی(9و9) با تغییر دما با مدل سازی چندمقیاسی، از ‏شبیه سازی مکانیک مولکولی (‏md‏) تا نظریه تابعیت چگالی (‏dft‏)، مطالعه شده است. ابتدا، محاسبات ‏md‏ گذار فاز آب با تغییر دما را اثبات نمود. سپس، محاسبات اوربیتال پیوندی طبیعی (‏nbo‏)، ‏طیف سنجی رزنانس چهارقطبی هسته (‏nqr‏) و رزنانس مغناطیسی هسته (‏nmr‏) نشان دادند که دو ‏نوع پیوند هیدروژنی متفاوت سبب تشکیل نانولوله های یخی می شوند. سپس، تأثیر محصورکنندگی بر ‏نانولوله ی یخی و برخی خوشه های آب با پارامترهای ‏nmr‏ و ‏nqr، که به صورت تجربی قابل حصول ‏هستند، تحلیل شد. این یافته ها امید به استفاده از پارامترهای ‏nmr‏ و ‏nqr‏ برای بررسی گذار فاز در ‏محیط نانو ‏ ها را تقویت نمودند. ‏ در بخش دوم، پیکربندی، چگالی ظاهری، پیوند هیدروژنی و جهت گیری آب محصورشده در ‏نانولوله های کربید سیلیکون (‏swsicnt‏) با شبیه سازی ‏md‏ مطالعه شده و نخستین مدل سازی برای ‏پیش بینی چگالی آب در این سامانه ها ارائه شده است. مولکول های آب محصورشده درون ‏swsicntها، بسته به قطر نانولوله ها، می توانند ساختارهای سیم- مانند، لایه ای و یا توده ای تشکیل ‏دهند. جهت گیری گشتاور دوقطبی مولکول های آب اولین نشانه از تأثیر کایرالیته بر پیکربندی آب ‏محصورشده و چگونگی نفوذ آن است.‏ در بخش پایانی، ابتدا سازوکار نفوذ آب درون ‏swsicntهای مطالعه و برای نخستین بار روشن ‏گردید که نفوذ آب درون ‏swsicntهای باریک، سریع تر است و سازوکار متفاوتی نسبت به انواع ‏کربنی دارد. سپس، تأثیر تغییر دما بر ویژگی های ایستایی و پویای آب درون ‏swsicntها مطالعه شد. ‏نتایج این بخش همگی حاکی از گذار فاز‏ مرتبه اول آب محصورشده در این نانولوله ها هستند و نشان ‏می دهند که دمای ذوب نانولوله های یخی محصورشده درون ‏swsicntها از نمونه های متناظر کربنی ‏کمتر است. بنابراین این سامانه ها می توانند در محیط های با دمای پایین آب را مایع نگه دارند.‏

انتقال فاز بلورهای مایع خالص پنتیل سیانو بی فنیل(5cb) و هپتیل سیانو بی فنیل(7cb) با استفاده از روش گرماسنجی تفاضلی(dsc) مورد مطالعه قرار گرفت. ترکیب درصدهای مختلفی از مخلوط این دو بلور مایع به منظور تعیین نقطه اوتکتیک بررسی و نمودار فاز مخلوط مذکور ترسیم شد. همچنین، با استفاده از معادله شودر-ونلار نقطه اوتکتیک تعیین گردید که نتایج نظری و تجربی تطابق بالای 88% را از خود نشان می دهند. توابع اضافی ترمودینامیکی از جمله انرژی آزاد اضافی، آنتروپی اضافی و آنتالپی اضافی برای سامانه دوجزئی مذکور محاسبه شد. به منظور توصیف فیزیکی انتقال فازهای مختلف مخلوط بلورهای مایع، از پارامترهای برهمکنش شامل پارامتر تصادفی-غیرتصادفی(p*)، پارامتر برهم کنش(?) و پارامتر اندازه (?) استفاده شد. در انتقال فاز بلور- نماتیک، مقدار p*در مقایسه با انتقال فاز نماتیک- ایزوتروپیک کوچکتر است که نشان دهنده انتقال فاز به صورت غیر تصادفی است در حالی که شاخصه مذکور در انتقال فاز نماتیک- ایزوتروپیک بزرگتر است که دال بر انتقال تصادفی می باشد. دربخش دوم، انتقال فاز مخلوط اوتکتیک 7cb/5cbو نیز مخلوط اوتکتیک 1% آلائیده شده با نانو ذرات tio2 و fe3o4 با استفاده از روش dsc و میکروسکوپ نوری قطبیده(plm) مورد بررسی قرار گرفت. نتایج dsc نشان می دهد که دو نوع نانو ذره مختلف، به دلیل داشتن ساختار کروی تغییرقابل توجهی در دمای انتقال فاز مخلوط اوتکتیک بلور مایع بوجود نیاورده است. نتایج حاصل از plm نشان می دهد که نانو ذرات tio2 باعث بوجود آوردن بافت شلیرن می شود در حالیکه نانو ذرات fe3o4 باعث بوجود آوردن بافت هسته مانند می شود. نانوذرات مختلف اثرگذاری یکسان در خواص گرمایی بلورهای مایع داشته در حالیکه تاثیر متفاوتی بر روی خواص نوری بلورهای مذکور دارند. به منظور مطالعه خواص الکتریکی ترکیبات مذکور، روش طیف سنجی امپدانس مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان می دهد در حضور نانو ذرات fe3o4 و tio2 خاصیت رسانایی بیشتر شده است به طوری که بلور مایع در عدم حضور نانو ذره نیم رسانای نوع p است و درحضور نانو ذرات که تبدیل به نیم رسانای نوع n می شود.

در بخش اول با استفاده از داده های کشش سطحی و هدایت سنجی، خواص سطحی و ترمودینامیکی مواد فعال سطحی دوقلوی شامل استر، دودسیل استرکوات (s=3) (s نشان دهنده طول جداکننده است) و دودسیل بتائینات(s=2, 3) در حالت خالص و در حضور الکترولیت nabr تعیین شده است. سپس با استفاده از داده های اندازه گیری ویسکوزیته، اندازه گیری پراکندگی دینامیکی نور و تصویربرداری با میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ نوری و همچنین محاسبات کوانتومی، شکل و اندازه تجمعات حاصل از این مواد فعال سطحی بررسی و نقش الکترولیت nabr بر تغییرات ساختاری محتمل مطالعه شده است. نتایج نشان می دهد موقعیت گروه استری در زنجیره آب گریز و طول جداکننده تاثیر زیادی بر خواص شیمی فیزیکی و رفتار تجمعی این مواد فعال سطحی استری دارد. در غلظت های پایین (تا %wt 1/1) هر سه ماده فعال سطحی تشکیل میسل های کروی می دهند ولی در غلظت بالاتر (%wt 7/3) با توجه به موقعیت گروه استری در زنجیره آب گریز و طول جداکننده، شکل تجمعات متفاوت است. دودسیل بتائینات (s=2) به علت تشکیل میسل های کرمی شکل، تشکیل ژل می دهد. دودسیل بتائینات (s=3) وسیکل های بزرگ و دودسیل استرکوات (s=3) میسل های استوآن های کوتاه که با میسل های کروی وجود دارند تشکیل می دهد. در دودسیل استرکوات (s=3) و دودسیل بتائینات (s=3)، افزایش نمک تنها باعث رشد میسل شده، اما در دودسیل بتائینات (s=2)، باعث تغییر میسل های کرمی شکل به ساختارهای چند لایه ای شده است. در بخش دوم اثر ماده فعال سطحی آنیونی سدیم دودسیل سولفات (sds) بر خواص شیمی فیزیکی و رفتار تجمعی دودسیل استرکوات (s=3) و دودسیل بتائینات (s=3) در حالت خالص و در حضور الکترولیت kcl مطالعه شده است. موقعیت و جهت گیری پیوند استری در زنجیره آب گریز نقش مهمی در خواص شیمی فیزیکی و پارامتر برهم کنش در فاز تجمع و تشکیل تک لایه سیستم مخلوط دوتایی مواد فعال سطحی دوقلوی استری با sds دارد، به طوری که هم افزایی بالایی برای سیستم مخلوط دودسیل استرکوات (s=3)/ sds مشاهده می شود ولی در سیستم دودسیل بتائینات (s=3)/ sdsهم افزایی کمتری مشاهده شد. در غیاب kcl هر دو ماده فعال سطحی میسل تشکیل می دهند و بعد از مخلوط شدن با sds تغیییر شکلی مشاهده نمی شود و فقط رشد میسل وجود دارد. اما در حضور kcl رفتار تجمعی این مواد فعال سطحی نسبت به موقعیت پیوند استری در زنجیره آب گریز کاملا متفاوت است. دودسیل استرکوات (s=3) در حضورkcl ، نانو ذرات مکعبی تشکیل می دهد و با افزایش غلظت ماده فعال سطحی یک تغییر فاز به میسل وجود دارد. در مقابل دودسیل بتائینات (s=3) تشکیل وسیکل می دهد و با افزایش غلظت ماده فعال سطحی به میسل تبدیل می شود. شکل تجمعات دودسیل استرکوات (s=3) در اثر اضافه شدن sds، از نانو ذرات مکعبی به نانو ذرات استوآن های و کشیده تبدیل می شود، اما ساختارهای وسیکلی دودسیل بتائینات (s=3)در اثر مخلوط شدن با sds، همچنان کروی و وسیکل می مانند. در بخش سوم اثر دما بر خواص شیمی فیزیکی و ترمودینامیکی مواد فعال سطحی استری بررسی شده است. پارامترهای ترمودینامیکی از قبیل انرژی آزاد تشکیل میسل، آنتالپی تشکیل میسل و آنتروپی تشکیل میسل از داده های کشش سطحی و هدایت سنجی محاسبه شده و پدیده جبران آنتالپی- آنتروپی ارزیابی شده است; سپس سهم هر کدام از انرژی های آزاد به انرژی آزاد کل تشکیل میسل از طریق مدل ناگاراجان محاسبه گردیده است. نتایج نشان داد با افزایش دما، cmc افزایش و max? کاهش می یابد که علت آن افزایش حرکات مولکول هاست به طوری که تعداد ماده فعال سطحی کمتری روی سطح قرار می گیرد و تجمع در غلظت بالاتری اتفاق می افتد. پدیده جبران آنتالپی-آنتروپی در هر دوی این مواد فعال سطحی مشاهده شد و بر اساس ?h*mic پایداری میسل های دودسیل استرکوات (s=3) نسبت به دودسیل بتائینات (s=2) بیشتر است. مقایسه انرژی آزاد کل تشکیل میسل بدست آمده از مدل ناگاراجان با مقادیر انرژی آزاد تجربی نشان می دهد که توافق نسبتا خوبی بین مدل و تجربه وجود دارد.

در این پروژه تشکیل تجمع ها و جذب مخلوط دو ماده فعال سطحی، هگزا دسیل تری متیل آمونیوم برماید(ctab) و سدیم دو دسیل سولفات(sds) در فصل مشترک آب/هوا در غلظت های مختلف اتیلن گلیکول در ناحیه غنی از کاتیون، به چهار روش هدایت سنجی، کشش سطحی، رزونانس مغناطیسی هسته ای(nmr) و ولتامتری چرخه ای(cv) مورد بررسی قرار گرفت. داده های به دست آمده از هدایت سنجی به صورت تابعی از غلظت کل در کسر مولی های مختلف ماده فعال سطحی رسم گردید. با استفاده از این نمودارها، درجه تفکیک یون مخالف(α) و نقطه تشکیل میسل(cmc) تعیین شده است. تجزیه و تحلیل تغییرات کشش سطحی و هدایت سنجی در محلول با تغییر غلظت اتیلن گلیکول در ناحیه غنی از کاتیون یک انتقال فاز را از ترکیبات شبه میسلی، میکروساختارها و یا وسیکل ها به میسل در بعضی از ترکیب درصدهای آب-اتیلن گلیکول نشان می دهد. همچنین با استفاده از نمودارهای کشش سطحی، غلظت بحرانی تجمع(cac)، غلظت اضافی سطح(tmax )، مینیمم مساحت سطح مولکول(amin ) و فشار سطح(iicac ) تعیین شده است.برای تایید فرآیند انتقال فاز، از دو تکنیک nmr و cv نیز استفاده گردید. از آنجایی که مونومرها، میسل ها، وسیکل ها و میکروساختارها اندازه های مختلفی دارند، میزان ضریب نفوذ در nmr برای آنها متفاوت خواهد بود. از روش cv نیز برای تعیین نقطه cmc و cac استفاده گردید. در ادامه بر اساس نظریه محلول با قاعده، درصد مواد فعال سطحی جذب شده در سطح مشترک و در تجمع ها و سپس پارامتر بر همکنش در تجمع ها و در سطح مشترک محاسبه شده است. نتایج حاصل از پارامتر های بر همکنش نشان می دهد، که توانایی تشکیل تجمع هایی همچون وسیکل، در غلظت های کم ابتدا کاهش می یابد اما با افزایش بیشتر اتیلن گلیکول، افزایش می یابد. پارامتر بر همکنش با افزایش بیشتر اتیلن گلیکول منفی تر می شود، چون بر همکنش الکترواستاتیک جاذبه بین مواد فعال سطحی افزایش می یابد.