جذب هیدروکربن های کوچک بر روی نانولوله های تک دیواره با استفاده از محاسبات تابعیت تئوری چگالی

در این تحقیق جذب هیدروکربن های کوچک بر روی نانولوله های تک دیواره بررسی شدند. قابلیت جذب هیدروکربن های متان، اتان و اتیلن بر روی نانولوله های aln(4,4) و sic(4,4)با استفاده از روشdft با تقریبgga در سطوح mpw1pw91/6-31g وpbepbe/6-31g بررسی شده است و برای جذب متان بر روی نانولولهها چهار موقعیت جذب در نظر گرفته شد. سپس نمودار انرژی پتانسیل برای هر موقعیت رسم و با پتانسیل مورس برازش شد. در فاصله تعادلی، هندسه سیستم مورد بررسی و بهینه گردید. ساختار با کمترین انرژی اتصال، بهترین موقعیت جذب متان روی نانولوله را بیان می کند. اتان و اتیلن به دو شکل روی نانولوله قرار گرفته و بهینه شدند. شکلی که منفی ترین انرژی اتصال را داشته باشد مناسب ترین شکل جذب است. نتایج کلی نشان داد که این هیدروکربن ها جذب فیزیکی ضعیفی روی نانولوله ها نشان می دهند. جهت انتقال بار از نانولوله ها به سمت هیدروکربن ها می باشد و پارامتر های ساختار الکترونی نانولوله-گاز نسبت به حالت آزاد نانولوله تغییری نکرده است. در بخش بعدی، برای بهبود جذب هیدروکربن ها بر روی نانولوله ها از اثر نشاندن فلز واسطه نیکل بر روی نانولوله استفاده شد. مجموعه پایه استفاده شده برای نیکل cep-121g می باشد. نتایج نشان داد که انتقال بار از سمت نیکل به نانولوله صورت گرفته است. واکنش پذیری افزایش پیدا کرده و خصلت نیمه رسانایی آنها کمتر شده است. در قسمت آخر هیدروکربن ها بر روی ساختار نانولوله - نیکل که در قسمت قبل بهینه شده بودند قرار گرفته و با همان روش ها بهینه شدند. نتایج نشان داد که انتقال بار از نانولوله - نیکل به سمت هیدروکربن ها صورت گرفته است. شکاف انرژی نانولوله – نیکل – گاز نسبت به نانولوله – گاز کاهش یافته است، در نتیجه واکنش پذیری بیشتر شده است. انرژی جذب هیدروکربن ها بر روی نانولوله – نیکل نسبت به نانولوله بیشترو در نتیجه قدرت جذب هیدروکربن ها بر روی نانولوله در حضور نیکل افزایش پیدا می کند.