بررسی جذب سطحی فرمیک اسید روی صفحه 101 تیتانیوم دی اکسید (آناتاز) با استفاده از محاسبات نظریه ی تابعی چگالی

در این تحقیق نحوه¬ی جذب اسید فرمیک بر روی صفحه¬ی 101 آناتاز (تیتانیوم دی اکسید) مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور، ساختارهای احتمالی حاصل از جذب اسید فرمیک بر روی سطح ذکر شده برای محاسبات مکانیک کوانتومی مورد استفاده قرار گرفت. در ابتدا ساختار سطح جاذب، گونه¬ی جذب شونده و همچنین سطح جاذب بعلاوه¬ی گونه¬ی جذب شونده، تحت محاسبات بهینه سازی ساختار قرار گرفتند تا ساختارهای بهینه بدست آیند. این بهینه¬سازی ساختارها با روشهای غیر تناوبی و تناوبی به ترتیب با نرم افزارهای گوسین (gaussian) و ابینیت (abinit)، انجام شدند. در محاسبات غیر تناوبی از روش hf/genecp نظریه از آغاز و در محاسبات تناوبی از روش pbe نظریه تابعی چگالی استفاده شد. علاوه بر استفاده از شبه پتانسیلها در هر دو روش، به ترتیب در محاسبات غیر تناوبی و تناوبی از مجموعه پایه¬های گوسی و امواج تخت استفاده شد. به منظور ارزیابی ساختارهای جذبی بهینه شده، مقادیر محاسبه شده¬ی انرژی جذب سطحی مولکول مورد بررسی با مقادیر تجربی مقایسه شد. پس از بررسی های انجام شده این نتیجه حاصل شد که نحوه جذب اسید فرمیک بر روی سطح 101 آناتاز در حالت یونی پایدارتر از حالت مولکولی می باشد. در ضمن پایداری یون فرمات جذب شده به ترتیب حالت دودندانه روی سطح دارای نقص اکسیژن، حالت دودندانه روی سطح کامل و حالت تک دندانه روی سطح کامل می¬باشد. به منظور تایید نتایج حاصل از بررسی¬های انرژی جذب،از نظریه¬های اتم در مولکول (aim) و تشدید مغناطیس هسته (nmr) استفاده شد. با استفاده از نظریه کوانتومی اتم در مولکول ماهیت پیوندهای اکسیژن-تیتانیوم مشخص شد و نشان داده شد که آنها ماهیت الکترواستاتیک دارند. نتایج حاصل از این دو نظریه، نتایج قبلی در مورد قدرت جذب را تایید نمودند.