از کاتالیست های بازی غیر همگن نیز همچون کاتالیست های بازی همگن در تهیه بیودیزل از طریق واکنش ترانس استریفیکاسیون استفاده شده است. برخی از این کاتالیست های غیر همگن را می توان با بار گذاری ترکیبات پتاسیم روی آلومینا (به عنوان ساپورت کننده) بدست آورد. در این مطالعه بار گذاری kf روی اکسید آلومینیم نوع گاما بررسی شده است. با بررسی نتایج آزمایشگاهی (بر اساس ارتباط مستقیم قدرت قلیایی و فعالیت کاتالیست) و بررسی ساختار کاتالیست از طریقsem و ft-ir این کاتالیست برای انجام واکنش ترانس استریفیکاسیون مناسب تشخیص داده شد. از آنجایی که واکنش ترانس استریفیکاسیون در سطح مشترک بین مایعات (روغن- الکل) رخ می دهد، فرآیند ترانس استریفیکاسیون نسبتا آهسته است. لذا، اختلاط شدید برای افزایش تماس میان دو فاز مخلوط نشدنی و ایجاد امولسیون لازم است. امواج فراصوت حباب هایی در نزدیکی مرز بین فازالکل و روغن ایجاد می کنند. فروپاشی نامتقارن این حبابها باعث تخریب مرز فازی و اختلاط شدید سیستم هتروژن می شود. حفره زایی همچنین با افزایش دما در مرز بین فازی منجر به بهبودواکنش ترانس استریفیکاسیون می گردد. در این پروژه واکنش ترانس استریفیکاسیون (سنتز بیودیزل) در حضور امواج فراصوت با فرکانس khz 20 و کاتالیست al 2o3 kf/ مورد مطالعه قرار گرفت. پارامتر های مختلفی همچون نسبت مولی روغن به متانول، قدرت امواج فراصوت، نوع الکل مورد استفاده، نوع روغن، مقدار کاتالیست غیر همگن، زمان واکنش و دما مورد بررسی قرار گرفتند. شرایط بهینه برای سنتز فراصوتی متیل استر سویا با نسبت مولی روغن به متانول 1:12، قدرت امواج 1/45 وات، مقدار کاتالیست 2% (نسبت به وزن روغن)، دمای50 درجه سانتی گراد، و زمان 40 دقیقه حاصل گردید

امروزه نانوذرات هسته-پوسته ای سیلیکا-طلا، در شاخه های مختلف صنعت نانوفناوری به ویژه در علم پزشکی، به دلیل خواص فیزیکی واپتیکی منحصر به فردشان، بسیار مورد توجه قرار گرفته اند. این نانو ذرات دارای جذب اپتیکی قوی و قابل تنظیم در گستره ی طول موجی فروسرخ نزدیک(nir) می باشند. از آنجا کهاین ناحیه از طیف الکترومغناطیسی بافت های زنده جانوران دارای بالاترین میزان عبور می باشند، نانو ذرات فوق به عنوانوسیله ای مناسب در مطالعات بیولوژیکی و خصوصاً در صنایع نانودارویی،در راستای نابودسازی سلول های سرطانی، با رهیافت نور- گرمایی، توجه بسیاری از دانشمندان را به خود جلب نموده است. بنابراین، نظر به اهمیت این نانوذرات، پژوهش حاضر به ساخت و مشخصه یابی نانوذرات سیلیکا-طلا اختصاص یافته است. در این پایان نامه، به منظور دست یابی به نانوپوسته های کامل و یکنواخت با یک روش آسان و قابل کنترل، نانوذرات هسته-پوسته با دو روش مختلف سنتز گردید. ابتدا در هر دو روش ساخت،به طور مشترک، نانوذرات سیلیکا توسط روش استوبر به صورت هم اندازه و کروی سنتز شده و در مرحله ی بعدی، به منظور آماده سازی نانوذرات برای جذب و اتصال با ذرات کلوئیدی فوق ریز طلا، اصلاح سطح آن ها با تک لایه ای از ملکول های دو عاملی پلیمر aptes انجام شد. در روش اول، برای ساخت نانوپوسته های طلا بر روی ذرات مغزی silica/aptes، ابتدا نانوذرات کلوئیدی طلا با قطر متوسط nm 3 سنتز و پس ازاطمینان از ماندگاری، با گروه آمینی بر روی سطح اتصال داده شد. رشد پوسته در مرحله ی بعدی با احیا نمک طلای haucl4 بر روی هسته های دانه ای ایجاد شده، انجام گردید. در روش دوم، با احیا مستقیم haucl4 بر روی گروه آمینی نسبت به روش اول یک کوتاه سازی مسیر برای ایجاد دانه بندی اولیه طلا انجام شد، و سپس، پوسته با اضافه نمودن عامل کاهنده ی دیگر nabh4 به طور موثرتری رشد داده شد. ساختار و مورفولوژی نانو ذرات توسط پراش پرتو ایکس، طیف عبوری ftir و میکروسکوپ الکترونی روبشی بررسی شدند. خواص اپتیکی نانوساختارها نیز توسط طیف سنجی جذب اپتیکی در گستره nm 900-400 و فتولومینسانس (pl) مورد بررسی قرار گرفتند. تشکیل ساختار هسته-پوسته سیلیکا-طلا در هر دو روش، توسط تصاویر tem به صورت همگن تائید شد. آنالیز xrd نمونه نانوذرات خالص سیلیکا ساختار آمورف را برای این نانوذرات نشان دادو تشکیل فازهای بلوری طلا با ساختار مکعبی ساده را برای نانوذرات فوق ریز در نمونه ی محلول کلوئید طلا ثابت نمود. از بررسی و مقایسه ی طیف جذبی اپتیکی دانه های پوسته طلا ،در حالت رشد مرحله به مرحله،مشاهده می شود که با افزایش اندازه دانه ها ، یک جابجایی به سمت قرمز برای قله ی جذب پلاسمونی ایجاد می شود. از این پدیده می توان در ساخت نانوذرات با طول موج جذب معین و قوی، بهره برداری نمود.

سرطان پروستات دومین عامل مرگ به علت سرطان و مهم ترین بدخیمی شناخته شده در مردان سراسر جهان است. از داروی شیمی درمانی داکسوروبیسین برای درمان این سرطان استفاده می گردد اما به دلیل سمیت برای بافت های سالم و مقاومت سلول-های سرطانی نسبت به آن، درمان با این روش معمولاً با شکست مواجه می شود. بنابراین استفاده از روش های ترکیبی مانند به-کارگیری نانوذرات و پرتو ماوراء بنفش به منظور کاهش عوارض جانبی داکسوروبیسین لازم است. در این تحقیق، اثر سمی منفرد و توأم نانوذرات اکسید روی و داروی داکسوروبیسین بر بقاء دودمان سلولی سرطان پروستات انسان،du145 ، سنجش و میزان بیان ژن آنزیم کاتالاز به عنوان یکی از نشانگرهای وجود استرس اکسیداتیو تعیین گردید. تأثیر پرتو ماوراء بنفش در میزان بقاء سلولی در حضور نانوذرات و دارو نیز بررسی شد. بدین منظور میزان سمیت سلولی غلظت های مشخصی از نانوذرات اکسید روی و داروی داکسوروبیسین به طور جداگانه بر روی سلول های du145 در زمان های مختلف با استفاده از آزمایش mtt تعیین گردید. سپس میزان بقاء سلولی در غلظت های m µ 05/0 وm µ 5/0 دارو توأم با mg/ml 0156/0 و 0312/0 نانوذرات در زمان 48 ساعت و در سه حالت مختلف (ترکیب هم زمان، 24 ساعت اول دارو و 24 ساعت دوم نانوذرات و برعکس) مورد بررسی قرار گرفت. میزان بیان ژن کاتالاز در زمان های 3، 6 و 48 ساعت از تیمار با حالات منفرد و توأم هم زمان دارو و نانوذرات با استفاده از روش rt-pcr نیمه کمی تعیین شد. تأثیر پرتو ماوراء بنفش (254 نانومتر) بر روی میزان سمیت سلولی نانوذرات در زمان های 3، 6 و 9 ساعت پس از تیمار با غلظت های mg/ml 0156/0 و 0312/0 نانوذرات و همچنین تأثیر پرتو در حالت توأم در زمان 3 ساعت پس از تیمار با غلظتm µ 5/0 دارو و غلظت mg/ml 0312/0 بررسی شد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد که تیمار سلول های du145 با نانوذرات اکسید روی و یا داکسوروبیسین به صورت مجزا باعث کاهش میزان بقاء سلولی با افزایش غلظت نانوذرات و داکسوروبیسین می شود. میزان بقاء سلولی در حالت توأم غلظت های mµ 5/0 دارو و mg/ml 0312/0 نانوذرات نسبت به حالت های مجزا کاهش قابل توجهی نشان داد و از حدود 50 درصد در حالات منفرد به 10 درصد در حالت توأم کاهش یافت. میزان بیان ژن کاتالاز در زمان های 3 و 6 ساعت پس از تیمار با دارو بدون تغییر باقی ماند و در مورد نانوذرات کاهش کمی در مقایسه با نمونه کنترل مشاهده شد. در زمان 48 ساعت پس از تیمار با دارو و یا نانوذرات میزان بیان در مقایسه با نمونه کنترل کاهش و در حالت توأم افزایش نشان داد که افزایش مشاهده شده در حالت توأم در مقایسه با حالات منفرد قابل توجه نبود. پرتو ماوراء بنفش باعث کاهش میزان بقاء سلولی سلول های du145 تیمار شده با نانوذرات به صورت منفرد و افزایش بقاء سلولی در حالت منفرد با داکسوروبیسین و در حالت توأم نانوذرات با داکسوروبیسین گردید.

این پایان نامه مشتمل بر قسمت های زیر می باشد: در قسمت های محاسباتی، ابتدا با استفاده از روش نظریه ی تابعی چگال، بر روی کمپلکس های سه هسته ای مرکز اکسوی فرمات آهن (iii) و فرمات کروم (iii)، بررسی نظری انجام شد. ساختار هر دو کمپلکس بهینه و فرکانس های ارتعاشی نظری آن ها محاسبه شدند. فرکانس های محاسباتی حالت های ارتعاشی کمپلکس سه هسته ای مرکز اکسوی فرمات کروم (iii) نسبت به کمپلکس فرمات آهن (iii) نشان دهنده ی افزایش فرکانسی به اندازه ??cm-1ـ3? است. این افزایش فرکانس به دلیل قوی تر بودن پیوند کروم - اکسیژن نسبت به پیوند آهن -اکسیژن است. مقایسه نتایج با داده های تجربی حاصل از بررسی طیف های ارتعاشی، افزایش را تایید کرد. سپس، کمپلکس جدید سه هسته ای مرکز اکسوی سینامات آهن (iii) مورد بررسی نظری قرار گرفت. برای این ترکیب جدید دو ساختار پایدار با لیگاندهای سینامات در صفحه و عمود بر صفحه ی مثلثی پیش بینی و انرژی پایداری آن ها مورد سنجش قرار گرفت. براساس نتایج محاسباتی، سطح انرژی ساختار در صفحه ی مثلث مرکز اکسو به میزان ?0³×86/4 کیلو کالری بر مول پایدارتر بود. . در قسمت های تجربی، ابتدا کمپلکس های جدید سه هسته ای مرکز اکسوی سینامات آهن (iii) با لیگاند انتهایی مخلوط از نوع (fe3(?3-o)(?-c8h7coo)6(l)2(l?)]n+.xs (n=0] (ترکیب (?) l= h2o , l?=no3 و ترکیب (2) l= ch3oh, l?=no3) تهیه شدند. سپس، هر دو کمپلکس با روش های طیف سنجی زیر قرمز میانه و دور، تجزیه عنصری، طیف سنجی جذب اتمی، طیف سنجی فرابنفش- مرئی و رسانایی مولی مشخصه یابی شد. تجزیه وزنی حرارتی و بلورنگاری پرتو ایکس برای مشخصه یابی ترکیب (?) استفاده شدند. در این ترکیب ها، لیگاند نیترات به عنوان لیگاند انتهایی قرار گرفت که نخستین نمونه از کمپلکس سه هسته ای مرکز اکسوی خنثی آهن (iii) به شمار می آیند. درنهایت، نانوذرات اکسید آهن (fe2o3) از ترکیب (?) تهیه و با پراش پرتو ایکس مشخصه یابی و میانگین اندازه ی کریستالیت حدود 24نانومتر به دست آمد.

باکتری pseudomonas aeruginosa یکی از مهم ترین عوامل بیماری زا در عفونت های بیمارستانی به شمار می رود. به دلیل مقاومت p. aeruginosa به بسیاری از آنتی بیوتیک ها، عفونت های ایجاد شده توسط این باکتری اغلب به سختی درمان می شوند. یکی از راه های غلبه بر این مشکل استفاده از درمان ترکیبی است. در این مطالعه، اثر ضد باکتریایی نانوذرات اکسید روی جداگانه و توأم با آنتی بیوتیک های سفتازیدیم، توبرامایسین و سیپروفلوکسازین علیه p. aeruginosaارزیابی شد. دو سویه از باکتری p. aeruginosa شامل یک ایزوله کلینیکی و p. aeruginosa atcc 9027 مورد استفاده قرار گرفت. فعالیت نانوذرات اکسید روی توأم با هر یک از آنتی بیوتیک ها از طریق محاسبه fici بررسی شد. سلول های باکتری در فاز لگاریتمی به غلظت های جداگانه یا توأم از نانوذرات اکسید روی و آنتی بیوتیک های سفتازیدیم، توبرامایسین و سیپروفلوکسازین اضافه شد تا غلظت نهایی باکتری به cfu/ml 105 رسید. نمونه ها برای 24 ساعت در دمای ?c 37 انکوبه شدند و میزان رشد باکتری با اندازه گیری جذب در طول موج 630 نانومتر تعیین گردید. نمونه کلینیکی نسبت به نمونه استاندارد باکتری p. aeruginosa مقاومت بیش تری به نانوذرات اکسید روی و آنتی بیوتیک ها نشان داد. نتایج نشان داد که نانوذرات اکسید روی توأم با سفتازیدیم و توبرامایسین علیه نمونه های استاندارد و کلینیکی باکتری p. aeruginosa به صورت سینرژیسم عمل می کند. اثر توأم نانوذرات اکسید روی و سیپروفلوکسازین علیه نمونه کلینیکی سینرژیسم و علیه نمونه استاندارد متمایل به سینرژیسم تعیین شد. باکتری staphylococcus aureus نیز توانایی کسب مقاومت به طیف وسیعی از عوامل ضد میکروبی را دارد که درمان عفونت های ناشی از آن را با مشکل روبه رو کرده است. به دلیل مقاومت بیش تر s. aureus به سفتازیدیم در مقایسه با آنتی بیوتیک های توبرامایسین و سیپروفلوکسازین، اثر توأم نانوذرات اکسید روی و سفتازیدیم علیه این باکتری، به عنوان یک باکتری گرم مثبت بررسی شد. نتایج نشان داد که نوع اثر توأم بین نانوذرات اکسید روی و سفتازیدیم علیه s. aureus، سینرژیسم است.

اکسید لانتانیم ، la2o3، ترکیب شیمیایی است که شامل عنصر لانتانیم خاک های نادر و اکسیژن می باشد. اکسید لانتانیم در بیشترین گاف انرژی را در بین اکسیدهای فلزی خاک های نادر دارد (ev 3/4). این ترکیب، کمترین انرژی شبکه و بیشترین ثابت دی الکتریک را در بین اکسیدهای فلزی خاک های نادر دارد. این خصوصیات باعث می شود که از این ترکیب به عنوان لایه های دی الکتریک در وسایل مختلف، سنسورهای گاز و پوشش های محافظت کننده و نوری استفاده شود. در این کار، نانوذرات لانتانیا به طور موفقیت آمیزی با سه روش مایکروویو، سل – ژل و هیدروترمال تهیه شدند. نمونه ها با روش های مختلفی مشخصه یابی شدند. تمام این روش ها حضور فاز تقریباً خالص هگزاگونال را تأئید نمودند. این مطالعه نشان داد که روش تهیه ی نانوذرات لانتانیا می تواند بر روی اندازه، مورفولوژی و خواص نوری این نانوذرات تأثیر بگذارد.در این کار با استفاده از روش هیدروترمال نانو میله هایی با نسبت طول به عرض حدود 8 به دست آمد. بنابراین، براساس کاربرد نانوذرات لانتانیا می توان روش مناسب تهیه را برای حصول به نتایج موردنظر انتخاب نمود. از طیف سنجی ماوراءبنفش – مرئی برای محاسبه ی خواص نوری نانوذرات لانتانیا استفاده شد. نتایج نشان داد که به دلیل اثرات محدودکننده ی کوانتومی، گاف انرژی با کاهش اندازه ی نانوذرات افزایش می یابد. خواص رئولوژی نانوسیالات مربوط به نانوذرات لانتانیا – اتیلن گلیکول به عنوان تابعی از سرعت برشی، کسر حجمی و دما اندازه گیری شد. نتایج نشان داد هم اتیلن گلیکول و هم نانوسیالات به صورت سیالات غیرنیوتنی در سرعت های برشی کم و به صورت سیالات نیوتنی در سرعت های برشی زیاد عمل می کنند. مقادیر ویسکوزیته ی آن ها با افزایش دما کاهش می یافت. ویسکوزیته ی نانوسیالات با افزایش کسر حجمی نانوذرات لانتانیا افزایش می یافت.?

نیکل (ii) فلز سنگین سمی و زیست تخریب ناپذیری است که در فاضلاب ها وجود دارد. منابع اصلی آلودگی نیکل فرایند های صنعتی نظیر معدن کاری، گالوانیزه کردن، فرایند های رنگرزی، تولید باتری و ذوب می باشد. مقدار اندک نیکل فعال کننده ی برخی از آنزیم های بدن می باشد ولی حضور نیکل بیش تر از مقدار مجاز آن در آب، سبب بروز بیماری های متعددی از جمله سرطان شش، آماس کلیوی، آماس پوستی و بی نظمی های گوارشی می شود. در بین روش های مختلف برای حذف ni (ii)، جذب سطحی یک روش فیزیکوشیمیایی توصیه شده است. گرافن به سبب خواص فیزیکی و شیمیایی منحصر به فرد نظیر مساحت سطح بالا، هدایت الکتریکی مناسب و تهیه ی آسان به جاذب خوبی برای آلاینده های محیط زیست تبدیل شده است. در این مطالعه، از گرافن به منظور جذب سطحی ni (ii) از محلول های آبی استفاده شده است. غلظت ni (ii) در محلول، با استفاده از طیف سنج فرا بنفش- مرئی در طول موج nm 445 و با تشکیل کمپلکس ni (ii) با دای متیل گلی اکسیم اندازه گیری شد. نتایج نشان دادند که در دمای oc25 حداکثر ظرفیت جذب گرافن برای ni (ii) از محلول های آبی mg g-1 3.78 می باشد. در سال های اخیر توجه زیادی به اکسید های فلزی به ویژه برای حذف یون های فلزات سنگین از محلول های آبی شده است. در این تحقیق، نانوکامپوزیت گرافن با اکسید روی با استفاده از روش هیدروترمال به کمک مایکروویو و در حضور مایع یونی 1-هگزیل 3- متیل ایمیدازولیوم بیس (تری فلوئورو متیل سولفونیل) ایمید، [c6mim] [ntf2] تهیه شد. نانوکامپوزیت تهیه شده با پنج روش پراش پرتوی x، میکروسکوپ روبشی الکترون میدان نشری، طیف سنجی فرابنفش-مرئی، طیف سنجی فرو قرمز تبدیل فوریه و مساحت سطح bet مشخصه یابی شد. از این نانوکامپوزیت برای جذب سطحی ni (ii) استفاده شد. بدین منظور آزمایشات جذب سطحی به صورت سیستماتیک انجام شدند و اثر عوامل مختلف نظیر زمان تماس، ph، غلظت اولیه ی یون فلزی، دما و میزان جاذب بر فرایند جذب مورد بررسی قرار گرفت. نتایج بررسی ها نشان دادند نانوکامپوزیت گرافن-zno جاذب جدید و مناسب برای حذف ni (ii) از محلول های آبی است و حداکثر ظرفبت جذب آن در دمای oc 25 به 66.66mg g-1 افزایش یافت. این مطالعه هم چنین نشان داد که با افزایش مقدار جاذب، مقدار ph و دما بازده ی جذب افزایش می یابد. نتایج بررسی های سینتیکی برای حذف ni (ii) از محلول های آبی با استفاده از نانوکامپوزیت گرافن-zno از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم تبعیت می کند و همچنین هم دمای جذب لانگمویر می باشد

چکیده بخش 1: نانوذرات دوفلزی پالادیم- نقره ی پایدار شده از پلی وینیل پیرولیدون با روش کاهش همزمان نمک های یونی نقره نیترات و پالادیم نیترات دو آبه در حضور و غیاب امواج فراصوت به ترتیب با میانگین اندازه ی 9 و 6 نانومتر تهیه شدند. نانوذرات تهیه شده با شش روش شامل پراش اشعه ی ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری، میکروسکوپ الکترونی عبوری با قدرت تفکیک بالا، طیف بینی ماوراء بنفش، میکروسکوپ تونل زنی پویشی و آنالیز تفرق انرژی اشعه ی ایکس مشخصه یابی شدند. خواص رئولوژی نانوذرات دوفلزی پالادیم-نقره در سیال پایه ی اتیلن گلیکول با کسرهای جرمی 2 تا 5 درصد و در دماهای مختلف، هم به صورت تجربی و هم نظری مطالعه شد. نتایج تجربی نشان داد که ویسکوزیته ی سیال پایه ی اتیلن گلیکول شامل نانوذرات دوفلزی پالادیم-نقره با افزایش کسر جرمی و دما به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. هنگامی که 5 درصد نانوذرات در دمای 20 درجه ی سانتی گراد به اتیلن گلیکول اضافه شد ویسکوزیته ی آن به اندازه ی 58/31 درصد افزایش یافت. رسانش الکتریکی نانوذرات دوفلزی پالادیم-نقره در آب مقطر در کسرهای جرمی و دماهای مختلف اندازه گیری شد. هنگامی که 1 درصد جرمی نانوذرات در دمای 25 درجه ی سانتی گراد به آب مقطر اضافه شد رسانش الکتریکی آن به اندازه ی 3841 درصد افزایش یافت. بر اساس یافته های ما، اندازه گیری خواص رئولوژی و همچنین رسانش الکتریکی نانوسیالات شامل نانوذرات دوفلزی پالادیم-نقره در اتیلن گلیکول و آب مقطر برای اولین بار انجام می شود. بخش 2: درک ساختار مایعات یونی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. در کار حاضر، ساختارهای کاتیون، آنیون و جفت یون های کاتیون-آنیون چهار مایع یونی بر پایه ی ایمیدازولیوم [cnmim][ntf2] با طول زنجیره متغیر (8 و 6 ،4 ،2n=) به طور سیستماتیک در سطح b3lyp/6-311g** با روش dft بهینه شدند. انتساب های طیف های تجربی رامان، مادون قرمز میانه و دور به طور کامل انجام شد و با استفاده از روش dft تحلیل شدند. با استفاده از نتایج محاسبات فرکانس در سطح b3lyp با مجموعه پایه های ذکرشده و بدون هر گونه مقیاس بندی، خطای برهم نهش مجموعه ی پایه و تصحیحات انرژی نقطه ی صفر به دست آورده شد. بر اساس توزیع بارهای مولیکن محاسبه شده روی آنیون و کاتیون، انتظار می رود که برهم کنش بین -[ntf2] و +[cnmim] در نواحی دارای بار مثبت یا منفی بیشتر اتفاق بیفتد. سیزده کنفورمر برای جفت یون [c2mim][ntf2] بهینه شدند. پایدارترین ساختار جفت یون [c2mim][ntf2] نشان می دهد که برهم کنش های پیوند هیدروژنی بین اتم های اکسیژن آنیون ?[ntf_2]?^- و هیدروژن متصل به کربن 12 حلقه ی ایمیدازولیوم نقش مهمی در تشکیل جفت یون دارد. مشخص شد که در پایدارترین کنفورمر [c2mim][ntf2] چهار پیوند هیدروژنی وجود دارد. قوی ترین و ضعیف ترین پیوندهای هیدروژنی به ترتیب برای [c2mim][ntf2] و [c8mim][ntf2] به دست آمدند. بر اساس نتایج محاسبات، ترتیب پایداری مشابه با روند ترتیب انرژی های نسبی می باشد. با افزایش تعداد گروه های ch2زنجیره، انرژی برهم کنش کاهش می یابد و درنتیجه، مایعات یونی ناپایدارتر می شوند. نوارهای رامان و مادون قرمز منتسب به پیوند c12-h3 حلقه ی ایمیدازولیوم برای مطالعه ی مایعات یونی با گروه های آلکیل مختلف استفاده می شوند. در مقایسه با ?[c_n mim]?^(+ )آزاد، قدرت پیوندهایc12-h3 در حلقه ی ایمیدازولیوم، به خاطر تشکیل پیوندهای هیدروژنی بین مولکولی تضعیف می شود. جابه جایی به سوی قرمز به میزان 290، 262، 258 و cm-1 257 به ترتیب برای ارتعاشات کششی ?[c_2 mim]?^+، ?[c_4 mim]?^+،?[c_6 mim]?^+ و ? [c_8 mim]?^+ مربوط به c12-h3 مشاهده شد. با افزایش طول زنجیره، قدرت پیوندهای هیدروژنی به دلیل ازدیاد طول پیوند c12-h3 کاهش می یابد و در مقایسه با کاتیون های آزاد، تغییرات کمتری در ارتعاشات کششی این پیوند مشاهده خواهد شد. بر اساس یافته های ما، این بررسی نخستین تحقیقی است که far-ir مربوط به [c6mim][ntf2] و [c8mim][ntf2] را گزارش می دهد. همچنین اولین مطالعه mid-ir و far-irمایع یونی [c8mim][ntf2] است که با جزئیات کامل گزارش می شود.

انرژی برای زندگی امری حیاتی است و برای تأمین نیازهای اولیه ی انسان از قبیل تهیه ی خوراک، سرپناه، گرمایش و حمل و نقل کاملاً ضروری است. امروزه جوامع پیشرفته برای هر فعالیتی به انرژی وابسته هستند. تا به امروز، سوخت های فسیلی منابع اصلی انرژی بوده اند ولی دو مشکل اصلی در استفاده از این منابع انرژی وجود دارد که عبارتند از: محدودیت در منابع سوخت های فسیلی و آلودگی های زیست محیطی ناشی از مصرف آن ها. هیدروژن و گاز طبیعی سال هاست که به عنوان منابع انرژی تجدید پذیر با میزان آلایندگی صفر یا کم مطرح هستند. در عین حال، مشکلاتی در مسیر استفاده از این منابع انرژی پاک وجود دارند که باید بر طرف شوند. یکی از این مشکلات، بحث مربوط به فقدان یک فناوری ایمن و کارامد برای ذخیره سازی این گازهاست. در سال های اخیر، جذب فیزیکی گازها با استفاده از مواد میکرو و نانومتخلخل توجه زیادی را به خود جلب کرده است زیرا این روش ایمن بوده و توانایی ذخیره سازی حجم زیادی از گاز را داراست. نانومواد به دلیل داشتن نسبت سطح به حجم بالا به طور جدی در فرایندهای جذبی به عنوان جاذب مورد توجه هستند. به طور ویژه، نانولوله ها به دلیل خواص منحصر به فردی که دارند یکی از نامزدهای اصلی در فرایند جذب گازها هستند. این پایان نامه شامل دو بخش می باشد. اهداف بخش اول عبارتند از: مطالعه ی جذب و ذخیره سازی هیدروژن و گاز طبیعی روی بستر نانولوله های تک جداره ی سیلیکونی (swsints)، نانولوله های تک جداره ی کربنی (swcnts) و نانولوله های تک جداره ی سیلیکون کاربیدی (swsicnts) در آرایه ی مثلثی. روش مورد استفاده در این مطالعه، ترکیبی از محاسبات مکانیک کوانتومی ab initio و شبیه سازی مونت کارلو در انسامبل گرند کانونیکال (gcmc) است. دو گروه از نانولوله ها با پیکربندی صندلی در نظر گرفته شده اند. گروه اول شامل نانولوله های sint (12،12) ، cnt (19،19) و sicnt (15،15) در نظر گرفته شدند. گروه دوم نیز شامل نانولوله های sint(7،7)، cnt (11،11) و sicnt (9،9) بودند. قطر متوسط نانولوله های گروه اول و دوم به ترتیب 26 و ? 15 است. فاصله ی بین نانولوله ها، گاف واندروالسی (vdw)، در تمام آرایه های نانولوله ای ? 0/7 برای ذخیره سازی هیدروژن و ? 0/8 برای ذخیره سازی گاز طبیعی در نظر گرفته شده است. تمام محاسبات مکانیک کوانتومی در این کار با استفاده از بسته ی نرم افزاری gaussian 9 انجام شده است. از مدل خوشه ای برای انجام این محاسبات استفاده شد. برای این منظور یک صفحه ی گرافن مانند و منحنی شکل از سطح نانولوله ها، به عنوان مدل استفاده شد. انرژی برهم کنش کل در فواصل مختلف 5/2 تا ? 10 توسط روش mp2 محاسبه گردید. از یک مجموعه ی پایه ی بزرگ مانند 6–311++g(d,p) برای مولکول متان (هیدروژن) و نزدیک ترین شش اتم همسایه ی آن در مدل و از تابع پایه ی کوچک تر 3–21g(d) برای سایر اتم ها استفاده شد. تصحیح مربوط به خطای هم پوشانی مجموعه ی پایه (bsse) روی نتایج محاسبات کوانتومی ab initio اعمال گردید. شبیه سازی های gcmc در حالت های ترمودینامیکی مختلف و توسط بسته ی نرم افزاری music انجام شد. قدر مطلق انرژی پیوندی کل برای برهم کنش مولکول متان و مدل cnt (11،11) با اعمال bsse و بدون اعمال آن به ترتیب 2/8 و kj mol-1 5/33 است. این مقادیر برای برهم کنش متان و مدل sint (7،7) به ترتیب 4/6 و kj mol-1 9/41 می باشد. تصحیح bsse موجب کاهش 5/75 درصدی در انرژی پیوندی کل برای cnt (11،11) و 7/84 درصدی برای sint (7،7) شده است. نتایج مشابهی برای cnt (19،19) (کاهش 3/75 درصدی) و sint (12،12) (کاهش 6/84 درصدی) به دست آمد. هم دماهای جذب مطلق، اضافی و تحویلی مربوط به ذخیره سازی گاز متان روی دو گروه متفاوت از نانولوله ها با قطرهای مختلف محاسبه شدند. همچنین، مساحت سطح ویژه و گرمای جذب ایزواستریک به دست آمدند. داده های شبیه سازی روی سه مدل هم دمای متفاوت (لانگمویر، فرندلیچ و سیپس) برازش و پارامترهای هر مدل استخراج شدند. از میان سه نوع نانولوله ی مورد بررسی در این مطالعه، نانولوله های کربنی ظرفیت جذب بیش تری برای گاز طبیعی نسبت به دو نوع نانولوله ی دیگر نشان دادند. نتایج شبیه سازی نشان دادند که cnt (11،11) جاذب خوبی برای ذخیره سازی گاز طبیعی برای رسیدن به نقطه ی هدف us doe می باشد. در عین حال، نانولوله های sicnt (9،9)، sint (7،7) و cnt (19،19) به ترتیب قادرند به 95، 90 و 87 درصدی نقطه ی هدف us doe برسند. ظرفیت جذب وزنی برای نانولوله های گروه اول با قطر بزرگ تر بیش تر از نانولوله های متناظر در گروه دوم با قطر کوچک تر است در حالی که ظرفیت جذب حجمی برای نانولوله های گروه دوم بیش ترین مقدار را دارد. قدر مطلق انرژی پیوندی کل برای برهم کنش مولکول هیدروژن و مدل cnt (19،19) با در نظر گرفتن تصحیح bsse و بدون آن به ترتیب 52/3 و kj mol-1 57/13 می باشد. این مقادیر برای برهم کنش مولکول هیدروژن ومدل cnt (11،11) به ترتیب 51/3 و kj mol-1 21/13 است. انرژی پیوندی کل برای برهم کنش مولکول هیدروژن و مدل sint (12،12) با در نظر گرفتن تصحیح bsse و بدون آن به ترتیب 76/1 و kj mol-1 47/14 می باشد. این مقادیر برای برهم کنش مولکول هیدروژن ومدل sint (7،7) به ترتیب 71/1 و kj mol-1 6/13 است. این محاسبات نشان می دهد که تصحیح مربوط به bsse موجب کاهش 1/74، 4/73، 8/87 و 4/87 درصدی انرژی پیوندی کل برای برهم کنش مولکول هیدروژن به ترتیب با cnt (19،19)، cnt (11،11)، sint (12،12) و sint (7،7) می شود. هم دماهای جذب مطلق، اضافی و تحویلی مربوط به ذخیره سازی گاز هیدروژن روی دو گروه متفاوت از نانولوله ها با قطرهای مختلف محاسبه شدند. همچنین، گرمای جذب ایزواستریک به دست آمد. داده های شبیه سازی روی سه مدل هم دمای متفاوت (لانگمویر، فرندلیچ و سیپس) برازش شدند و پارامترهای هر مدل استخراج شدند. از میان سه نوع نانولوله ی مورد بررسی در این مطالعه، نانولوله های کربنی ظرفیت جذب مطلق و اضافی بیش تری در مقایسه با دو نوع نانولوله ی دیگر نشان دادند ولی در جذب تحویلی رتبه ی برتر متعلق به نانولوله های سیلیکون کاربیدی است. نتایج شبیه سازی نشان دادند که نقطه ی هدف us doe برای ذخیره سازی گاز هیدروژن، با استفاده از cnt (19،19) به عنوان جاذب، قابل دست یابی است. در عین حال cnt (11،11) قادر است به فاصله ی 5/92 درصدی نقطه ی هدف دست پیدا کند. ظرفیت جذب وزنی برای نانولوله های گروه اول با قطر بزرگ تر بیش تر از نانولوله های متناظر در گروه دوم با قطر کوچک تر است در حالی که ظرفیت جذب حجمی برای نانولوله های گروه دوم بیش ترین مقدار را دارد. در علم فیزیک، رسانش گرمایی یکی از مشخصه های مواد برای انتقال انرژی گرمایی از طریق سازوکار رسانش است. این مفهوم برای اولین بار در معادله ی فوریه برای انتقال گرما به کار گرفته شد. رسانش گرمایی پارامتر مهمی در بسیاری از کاربردهای فنی مانند علم مواد، طراحی ساختمان و زمینه های مربوط به آن، فضانوردی، سیستم تهویه ی مطبوع، پزشکی و مهندسی بافت، میکرو و نانوالکترونیک، مواد ترموالکتریک و مبدل های انرژی است. ترکیبات بر پایه ی کربن به دلیل خواص گرمایی منحصر به فردی که دارند از جایگاه ویژه ای برخوردار هستند. نانونوارهای گرافنی یکی از نانوموادی هستند که توجه بسیار زیادی را به عنوان یکی از مهم ترین عناصر کاربردی در وسایل نانوالکترونیک بر پایه ی کربن به خود جلب کرده اند. هدف بخش دوم این مطالعه ، استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی تعادلی بر پایه ی روش گرین-کوبو برای بررسی فرایند انتقال گرما و محاسبه ی ضریب رسانش گرمایی نانونوارهای گرافنی در مقیاس اتمی است. تمام شبیه سازی های دینامیک مولکولی با استفاده از کد شبیه سازی lammps که توسط آزمایشگاه های ملی ساندیا برنامه نویسی شده انجام شده است. از پتانسیل بهینه شده ی ترساف به دلیل دقت بالای آن در تشریح قدرت پیوند و ناهماهنگی در ترکیبات کربنی استفاده شده است. از الگوریتم سرعتی ورلت برای انتگرال گیری از معادلات حرکت در شبیه سازی دینامیک مولکولی استفاده شد. از ترموستات و باروستات نوز-هوور برای کنترل دما و فشار در طول شبیه سازی استفاده شد. وابستگی دمایی رسانش گرمایی نانونوارهای گرافنی در گستره ی k 500-107 مورد بررسی قرار گرفته است. به دلیل بالا بودن دمای دبای نانونوارهای گرافنی (k 322)، نمیتوان از اثرات کوانتومی چشم پوشی کرد. بنابراین، تصحیحات کوانتومی برای دما روی نتایج شبیه سازی کلاسیکی اعمال گردید. برای بررسی وابستگی رسانش گرمایی به اندازه ی نانونوارهای گرافنی، یک سری از نانونوارهای گرافنی با پهنای nm 2 و طول nm 30-2 در دمای k 300 مورد مطالعه قرار گرفتند. یک معادله ی ریاضی برای محاسبه ی ظرفیت گرمایی نانونوارهای گرافنی به عنوان تابعی از دما ارائه شده است. زمان واهلش پراکندگی فونون ها، سرعت گروهی متوسط فونون ها و میانگین پویش آزاد فونون ها در دماهای مختلف محاسبه شده است. میزان مشارکت فونون های صوتی با فرکانس کم و فونون های نوری با فرکانس زیاد در رسانش گرمایی کل نانونوارهای گرافنی در دماهای مختلف محاسبه شده است. نتایج نشان داد که رسانش گرمایی به طور یکنواخت و متناسب با 52/1- t با افزایش دما کاهش پیدا می کند. تصحیحات کوانتومی دما موجب شد که در نمودار رسانش گرمایی بر حسب دما، یک مقدار بیشینه (w m-1 k-1 5500~) در k 130 مشاهده شود. میزان مشارکت فونون های نوری فرکانس بالا در رسانش گرمایی کل و در دماهای کم تر از k 400 قابل چشم پوشی است (0/2-3/0 درصد) ولی با افزایش دما میزان مشارکت فونون های نوری به صورت نمایی افزایش می یابد. نتایج نشان داد که رسانش گرمایی با افزایش طول نانونوارهای گرافنی کاهش یافته و در نهایت به عدد w m-1 k-1 1500~ میل می کند.

این پایان نامه شامل دو بخش است: بخش اول مربوط به بررسی تجربی حذف یک رنگ آزو (rb5) با استفاده از نانوذرات fe/pd و نانوصفحات گرافن است و در بخش دوم جذب rb5 روی نانوصفحه ی گرافن به صورت نظری با استفاده از شبیه سازی دینامیک مولکولی مورد بررسی قرار گرفته است. بخش اول آب یکی از مهم ترین اجزاء برای ادامه ی حیات است و به طور مستقیم با بهداشت عمومی، تولید انرژی و توسعه ی اقتصادی و صنعتی در ارتباط است. آلودگی آب نه تنها دسترسی به منابع آب مناسب و سالم را محدود می کند بلکه سبب شیوع بیماری ها، تغییر اکوسیستم و اثرات مخرب زیست محیطی می شود. در میان آلاینده های مختلف، رنگ های آزو به دلیل کاربرد گسترده از اهمیت خاصی برخوردار هستند. اخیراً، پیشرفت فناوری نانو و کشف ویژگی های جدید و منحصر به فرد نانومواد، افق جدیدی برای تصفیه ی آب ترسیم نموده است. یک فناوری نوظهور برای از بین بردن آلاینده های مقاوم مثل رنگ های آزو، استفاده از نانوذرات فلزی است. در بین تمام فلزات، آهن صفرظرفیتی (fe (o)) به دلیل هزینه ی کم، فراوانی، سهولت جداسازی و سازگاری با محیط زیست به طور گسترده ای برای تصفیه ی آب استفاده می شود. با این حال، کاربرد نانوذرات (fe (o)) به دلیل تشکیل لایه ی اکسیدی که مراکز فعال سطحی را مسدود می کند محدود می شود. یک روش علمی برای غلبه بر این محدودیت، ترکیب نانوذرات (fe (o)) با سایر فلزات و ایجاد یک سیستم دوفلزی است. فلزات گروه پلاتین نظیر پالادیم به دلیل پایداری شیمیایی و فعالیت کاتالیزوری بالا گزینه های بسیار مناسبی برای تشکیل نانوذرات دوفلزی هستند. روش موثر و پرکاربرد دیگری برای حذف رنگ از منابع آبی، روش جذب است. در میان جاذب های مختلفی که تاکنون مورد استفاده قرار گرفته است، نانومواد کربنی شامل کربن فعال، فولرن، نانولوله های کربنی و گرافن نقش مهمی در تصفیه ی آب دارند. گرافن جزء سازنده ی اصلی سایر ترکیبات بر پایه ی کربن است. ویژگی های منحصر به فرد گرافن در مقایسه با سایر آلوتروپ های کربن عبارتند از: الکترون های ? غیرمستقر گسترده، مساحت سطحی بزرگ و ساختار مسطح که این ویژگی ها گرافن را به یک جاذب فوق العاده تبدیل کرده است. در بین انواع مواد موجود، تمرکز این مطالعه بر استفاده از نانوذرات fe/pd و نانوصفحات گرافن برای حذف یک رنگ آزو است. به نظر می رسد که اثرات همکاری متقابل نانوذرات fe/pd و فعالیت کاتالیزوری pd سبب عملکرد بهتری در حذف رنگ ری اکتیو بلک5 (rb5) شود. rb5 به دلیل کاربرد گسترده ی آن در صنعت نساجی به عنوان مدل انتخاب شد. در بخش اول پایان نامه، نانوذرات fe/pd با یک روش ساده و سریع کاهش پی درپی تهیه شدند. همچنین، نانوصفحات گرافن از طریق سوزاندن نوار منیزیم در یخ خشک تهیه شدند. چندین روش مشخصه یابی ازجمله پراش پرتوی ایکس، طیف سنجی فلوئورسانس پرتوی ایکس،طیف سنجی فوتوالکترونی پرتوی ایکس، میکروسکوپ الکترونی عبوری و میکروسکوپ الکترونی روبشی مورد استفاده قرار گرفتند تا اطلاعاتی در مورد اندازه، مورفولوژی، ترکیب شیمیایی و مساحت سطح نانومواد تهیه شده در اختیار قرار دهند.