بررسی کوانتومی سینتیک ذخیره سازی هیدروژن توسط فلورن آلاییده شده با n- اتیل کاربازول

در این مطالعه با استفاده از اصول اولیه نظریه ی تابعی چگالی، تحقیقات نظری بر روی n– اتیل کاربازول و فلورن آلاییده شده با n– اتیل کاربازول به منظور استفاده ی موثر از آن ها به عنوان عامل ذخیره سازی هیدروژن انجام شده است. بررسی های محاسباتی کوانتومی جهت مطالعه ی مکانیسم و سینتیک واکنش در شرایط عادی (دمای اتاق و فشار اتمسفر) و شرایط آزمایشگاهی ذخیره سازی هیدروژن (دمای150 درجه ی سانتی گراد و فشار 7 مگاپاسکال) در فاز گازی و دکالین انجام شده است. به منظور انجام محاسبات، تابع هیبریدی b3lyp موجود در نرم افزار گوسین 9 با مجموعه های پایه ی متفاوت به کار رفته است. علاوه بر آن محاسبات انرژی با استفاده از تابعی های m062x و mpwb95 برای اطمینان از صحت نتایج به دست آمده انجام گرفته است. مطالعات نشان داده است که ساختار n– اتیل کاربازول با جذب 6 مولکول هیدروژن، توانایی جذب و ذخیره سازی دوازده اتم هیدروژن را دارد. درواقع فرآیند جذب هیدروژن روی n– اتیل کاربازول توسط 6 مولکول هیدروژن و در 6 مرحله ی مجزا انجام می شود. حالت گذار در تمام مراحل مکانیسم ذخیره ی هیدروژن به طور مجزا شناسایی شده است. براساس محاسبات انرژی فعالسازی، اولین مرحله ی ترمودینامیکی مساعد برای ذخیره سازی هیدروژن با جذب همزمان دو مولکول هیدروژن انجام می گردد. همچنین محاسبات نشان داد که در شرایط استاندارد و در فاز گازی مرحله ی آخر در فرآیند ذخیره سازی هیدروژن بر روی n– اتیل کاربازول با انرژی فعالسازی 88/6 کیلوکالری برمول مرحله ی تعیین کننده ی سرعت می باشد. بررسی محاسبات سینتیکی نشان داد که حضور دکالین در فرآیند ذخیره سازی هیدروژن به عنوان حلال سبب کاهش مقدار انرژی فعالسازی مرحله ی تعیین کننده سرعت به مقدار86/2 کیلوکالری برمول می شود. مرحله ی تعیین کننده ی سرعت برای فرآیند ذخیره سازی هیدروژن بر روی فلورن آلاییده شده با n– اتیل کاربازول در فاز گازی با انرژی فعالسازی 97/2 کیلوکالری برمول، مرحله ی پنجم ذخیره سازی هیدروژن می باشد. با این حال دکالین مرحله ی تعیین کننده ی سرعت را به مرحله ی نهم با انرژی فعالسازی 81/25 کیلوکالری برمول تغییر می دهد. آنالیز بارهای طبیعی و اوربیتال های مولکولی انتقال بار از مولکول هیدروژن به n– اتیل کاربازول و فلورن آلاییده شده با n– اتیل کاربازول را تاًیید می کند. علاوه بر این، نتایج حاصل از روش کوانتومی اتم ها در مولکول ها نشان می دهد که پیوند های c–h تشکیل شده در حالت گذار از نوع کووالانسی بوده که تاًییدی بر جذب شیمیایی هیدروژن بر روی حامل آلی مایع n– اتیل کاربازول و فلورن آلاییده شده با آن می باشد.