با توسعه نانو لوله ها به عنوان حسگرهای گازی، در دهه اخیر برهمکنش نانوتیوب ها با سیالات گازی مورد توجه قرار گرفته است. مطالعات نشان داده که جذب اکسیژن باعث بهبود موانع تماس شبه هادی ها نیز می شود. تأثیر جذب گاز روی نانوتیوب های کربنی تک دیواره به صورت عملی و تئوری بررسی شده است. اما بیشتر توجه ها روی نانوتیوب های نوع زیگزاگ بوده است. در این پروژه سعی بر این است که به کمک نتایج به دست آمده گامی کوچک در تعیین پارامترهای موثر در نانوتیوب های نوع دسته صندلی به عنوان حسگر گاز اکسیژن برداشته شود. در این پروژه به کمک محاسبات کوانتومی به بررسی برهمکنش مولکول اکسیژن با دیواره خارجی و داخلی ناتویوب های کربنی (6 و 6)و (5 و 5) پرداخته شده است. با استفاده از روش b3lyp و مجموعه پایه 6-311g با چرخش مولکول اکسیژن در دو جهت متفاوت در مجاورت دیواره داخلی و خارجی در 40 سایت گوناگون، با اندازه گیری پارامترهایی نظیر سد انرژی، فعالیت و پایداری ساختار نانوتیوب-اکسیژن مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با مقایسه نتایج به دست آمده در دو نانوتیوب تاثیر قطر نانوتیوب بر پارامترهای ذکر شده نیز مورد مطالعه قرار گرفت.

کربوران به دلیل واحدهای سازنده برای سوپر مولکول¬ها وترکیبات زیست¬فعال مورد توجه می باشد. در میان ایزومرهای کربوران 1,2- (dicarba-closo-dodecaborane(12 خصوصیات شیمیائی بی¬مانندی دارد، هیدروژن مربوط به اکتا کربوران¬ها به دلیل کمبود الکترون از قفسه کربوران اسیدیته بالایی دارد و در نتیجه پتانسیل برای تشکیل پیوند هیدروژنی را دارا می باشد. نتایج اثر استخلافهای گوناگون روی مولکول مورد نظر توسط روش **b3lyp/6-311g روی ساختار بهینه شده، و بار اتمی، فاصله پیوند، انرژی مولکولی، ممان دو¬قطبی، فرکانس مولکولی و...گزارش گردیده است. طبق نتایج مشاهده شده، گروه¬های الکترون دهنده به دلیل افزایش دانسیته الکترونی روی اکسیژن، پیوند هیدروژنی قوی ایجاد می¬کنند، اما گروه-های الکترون کشنده به¬دلیل کاهش دانسیته الکترونی روی اتم اکسیژن یک پیوند ضعیفی ایجاد می¬کنند. نتایج دقیق¬تر و بهتر از اثر استخلاف¬های گوناگون بر قدرت پیوند هیدروژنی توسط نرم-افزار aim و آنالیز nbo انجام گردیده است، تمامی این محاسبات روی مولکول 1-آریل-1،2-دی¬کربا-کلوزو-دکابوران نیز انجام شده و نتایج با ساختار 1-آریل-1،2-دی¬کربا-کلوزو-دودکابوران مقایسه گردیده، تا اثر اندازه قفسه را نیز بر روی استحکام پیوند هیدروژنی بررسی کنیم.

الماس گونه ها، موادی با ویژگی های بسیار شبیه به الماس، مولکول هایی پیوسته و دارای شبکه های بلوری سخت، پایدار و دارای استقامت بالا در مقابل حرارت، درست همانند الماس هستند. این نام بر مجموعه ای از هیدروکربن ها اطلاق می شود که دارای اسکلتی کربنی و ساختاری قفسی مانند با فرمول عمومی c4n+6h4n+12 هستند که n=1 و بالاتر می باشد، از این رو به آن ها هیدروکربن های قفسی نیز می گویند. این مجموعه با کوچک ترین عضو آن یعنی آدامانتان آغاز می گردد. آدامانتان از معادل یونانی آن به نام الماس گرفته شده است و اولین بار در سال 1933 در نفت های چکوسلواکی یافت و جداسازی شد. در این تحقیق با استفاده از روش b3lyp و مجموعه پایه-های **6-31g و 6-311++**g به بررسی خواص الکترونی ترکیبات آدامانتان و دیامانتان با استخلاف های سدیم ولیتیم پرداخته شده است. طبق نتایج مشاهده شده با افزایش این فلزات بر روی شبکه، باند گپ ترکیبات کاهش و رسانایی شان افزایش یافته است. هم چنین پایداری، قطبش پذیری، سختی و نرمی و انرژی آزاد گیبس واکنش های استخلافی اندازه گیری شده است. با توجه به نتایج موجود استخلاف های موجود بر روی کربن های مجزا رسانایی ترکیبات را افزایش داده است. حالت سیس و ترانس بر روی پارامتر های مورد اندازه گیری موثر بوده است. تغییر مجموعه پایه از ** 6-31gبه ** 6-311++g تأثیر چشم گیری بر روی پارامتر های اندازه گیری شده نداشته است.

در این کار، مطالعه محاسباتی بر روی ترکیب استخلاف شده 1، 1، 3 ، 5 ، 5- پنتا نیترو 1 ، 5- بیس (دی فلوئوروآمینو)3-آزاپنتان (dfap) انجام شده است. با تغییراستخلاف ها برروی ترکیب dfap و استفاده از گروه های nf2 و ono2، شش ترکیب دیگر طراحی شدند. dfap، ترکیبی با دانسیته انرژی بالا بوده و به عنوان اکسنده در پیشرانه ها به کار می رود. هدف، تعیین برخی خواص انفجاری مثل گرمای تشکیل و ارزیابی واکنش های انفجاری این ترکیبات است. بر این اساس محاسبات dft، با دو روش b3lyp و b3p86، به همراه روش های نیمه تجربی انجام شدند. مشاهده شدکه، با جایگزین کردن گروه های nf2 و ono2 به جای no2،گرمای تشکیل این ترکیبات کاهش می یابد. . هم چنین hof ها از روش b3p86 منفی تر از روش b3lyp بوده، روش های نیمه تجربی (pm3، am1 وmndo) هم، منجر به نتایج دقیقی برای hof ها نمی شوند. هم چنین برای هر ترکیب، واکنش انفجاری طراحی شده و برای هر واکنش آنتالپی و انرژی آزاد گیبس محاسبه می شود. برای تمامی واکنش ها، آنتالپی و انرژی آزاد گیبس منفی بوده و در نتیجه تمامی واکنش ها، گرماده و خودبه خودی هستند. با جایگزین کردن nf2 و ono2 به جای no2، آنتالپی و انرژی های آزاد گیبس کاهش می یابند. یافتن مسیر تخریب برای هر ترکیب انفجاری، از مسائل مهم، برای دانشمندان بوده است. برای این منظور، برخی از پیوند هایی که احتمال بیشتری در شکستن آنها نسبت به پیوندهای دیگر درهر ترکیب وجود دارد، انتخاب شدند. محاسبات مورد نظر، در سطح** b3lyp/6-311g بر روی آنان انجام شد و با تعیین انرژی تفکیک در هر پیوند، ضعیف ترین پیوند تعیین گردید.

در این پایان‏نامه تأثیر چندین گروه استخلافی بر روی مشخصات ساختاری، ژئومتریکی و خواص الکترونی قفس سیلسس‏کیوکسان به فرمول (rsio1.5)8 مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. میزان پایداری و واکنش‏پذیری ترکیبات سیلسس‏کیوکسان به نوع گروه آلی متصل به آن بستگی دارد. با توجه به داده‏های به دست آمده، ترکیب (ch2nh2)8(sio1.5)8یکی از مواردی است که از پایداری کمتری برخوردار می‏باشد؛ از این‏رو برای محاسبات ذخیره‏سازی هیدروژن انتخاب گردید. در این تحقیق و پژوهش، خواص پیوند مولکول‏های هیدروژن به کمپلکس آلی فلزی که متصل به نانوذره‏ی سیلسس‏کیوکسان است مطالعه شده است. نانوذره‏ی سیلسس‏کیوکسان یک ماتریس پایدار و قابل انعطاف برای کمپلکس آلی فلزی sc–c5h5 می‏باشد، که از تراکم و در هم پیچیدن این کمپلکس جلوگیری می‏کند. کمپلکس آلی فلزی sc–c5h5 با داشتن چنین بستر مناسبی، قادر به ذخیره‏ی هیدروژن با درصد مناسب می‏باشد. همچنین با توجه به مقادیر انرژی پیوندی هیدروژن، پیوند‏های ایجاد شده از نظر شرایط ترمودینامیکی و سینتیکی ایده‏ال می‏باشند. براساس قانون هجده الکترونی ترکیب (sc–c5h4)(ch2nh2)7(sio1.5)8 قادر به ذخیره‏ی پنج مولکول هیدروژن است. در صورتیکه محاسبات بهینه‏سازی، حداکثر تعداد مولکول هیدروژن جذب شده را چهار نشان می‏دهد. میانگین انرژی پیوندی و ماکزیمم دانسیته‏ی ذخیره‏سازی برای ترکیب (sc–c5h4)(ch2nh2)7(sio1.5)8 به ترتیب ev 9814/0 و %1/1 می‏باشد. از آنجا که سیلسس‏کیوکسان دارای هشت موقعیت استخلافی است، با جاگیری شش کمپلکس sc–c5h5 بر روی قفس سیلسس‏کیوکسان، ترکیب (sc–c5h4)6(ch2nh2)2(sio1.5)8 با جذب حداکثر بیست و چهار مولکول هیدروژن دارای دانسیته‏ی ذخیره‏سازی %1/4 خواهد بود. بنابراین ترکیب فوق، ترکیبی مساعد برای ذخیره‏سازی هیدروژن است. برای تأیید نتایج حاصل از محاسبات بهینه‏سازی، از محاسبات اتم در مولکول استفاده گردید. وجود نقاط بحرانی در فاصله‏ی بین مولکول‏های هیدروژن و اتم اسکاندیم که در گراف‏های مولکولی به دست آمده از نرم‏افزار اتم در مولکول مشخص است، وجود برهم‏کنش بین مولکول‏های هیدروژن و ترکیب مورد نظر را ثابت می‏کند. محاسبات اتم در مولکول به بررسی چگالی الکترونی و مشتق دوم چگالی الکترونی در برهم‏کنش بین مولکول‏های هیدروژن و اتم اسکاندیم می‏پردازد. بیشتر بودن مشتق دوم چگالی الکترونی در این پیوندها نشان از قوی‏تر بودن برهم‏کنش دارد. مشتق دوم چگالی الکترونی در پیوند مولکول h2 پنجم با اسکاندیم نسبت به بقیه‏ی موارد کمتر می‏باشد. بررسی چگالی الکترونی و مشتق دوم چگالی الکترونی حاکی از ضعیف بودن پیوند بین مولکول h2 پنجم و اتم اسکاندیم است. بنابراین محاسبات اتم در مولکول جذب حداکثر چهار مولکول هیدروژن به هر کمپلکس sc-c5h5 متصل به قفس سیلسس‏کیوکسان را تأیید می‏نماید.

این مطالعه تاثیر اصلاح سطحی و نوع نانوساختار بر روی خصوصیات فوتوولتاییک الکترودهای نانومتخلخل tio2 به منظور کنترل و بهینه کردن میزان تبدیل انرژی در سلول های خورشیدی حساس شده با مواد رنگی (dssc) را مورد بررسی قرار می دهد. خصوصیات فاز بلوری، مورفولوژی، توپوگرافی و ساختار شیمیایی فوتوالکترودها توسط تکنیک های تفرق اشعه x (xrd)، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، میکروسکوپ الکترونی عبوری (tem)، میکروسکوپ نیروی تمی (afm) و زیر قرمز (ftir) مورد بررسی قرار گرفت. دیاگرام های جریان-ولتاژ (i-v) به منظور آنالیز انتقالات الکترونی و راندمان تبدیل انرژی خورشیدی به انرژی الکتریسیته این سلول ها بکار گرفته شد. اصلاح سطحی فیلم های tio2 توسط ticl4 و zno انجام گرفت. نتیجه حاکی از بهبود راندمان سلول ها به میزان 53% پس از اصلاح با ticl4 بود. در مقایسه با tio2 خالص، فیلم tio2 پوشیده شده با zno قابلیت بالایی در انتقالات الکترونی با راندمان کلی 72/3% را نشان می داد. همچنین به منظور بهبود خصوصیات انتقالات الکترونی، ساختارهای یک بعدی tio2 شامل نانوفایبرها و نانومیله ها توسط فرایند الکتروریسی تولید شدند. در اصل، dssc بر پایه فوتوآند ساخته شده از نانوفایبرها از طریق الکتروریسی مستقیم نانوفایبرهای tio2 بر روی سطح شیشه رسانا انجام شد. نانوفایبرها به وسیله الکتروریسی سل پلیمری پلی (وینیل استات) محتوی پیش ماده تیتانیا در حلال اسید استیک/dmf و سپس سینتر کردن نانوفایبرهای حاصل در 500 درجه سانتیگراد حاصل شدند. نانومیله ها از آلیاژ مکانیکی نانوفایبرها حاصل شدند. همچنین به منظور بهبود فوتوجریان مدار-کوتاه سلول های تهیه شده، الکترودهای یاد شده توسط غلظت های مختلفی از ticl4 اصلاح شدند. نتایج کار حاکی از بهبود راندمان تبدیل انرژی (بالای 26% برای نانوفایبرها و 56% برای نانومیله ها) بود که این امر به طول عمر الکترونی بالاتر و کاهش میزان بازترکیب الکترون-حفره ها نسبت داده شد. نتایج کار حاکی از این امر بود که بهینه کردن فیلم tio2 می تواند منجر به بهبود خصوصیات فوتوولتاییکی dssc بر پایه tio2 شود.

استفاده از نانو ذرات در فعالیت های فوتو کاتالیستی با توجه به این حقیقت که سطح در دسترس ذرات کوچکتر بیشتر از ذرات بزرگتر است، بهتر است. بنابراین بیشتر بودن تعداد اتم ها در سطح اکسید فلزات باعث بهتر شدن فعالیت فوتو کاتالیستی می شود. مهم ترین نقص tio2 به عنوان یک کاتالیست، شکاف انرژی نسبتاً بزرگ آن است (ev 02/3-0/3)، که ناحیه کوچکی از طیف نور را جذب می کند(nm380 ? >). یکی از راه های اصلاح خاصیت فوتو کاتالیزوری tio2 دوپ کردن با فلزات و نا فلزات با استفاده از روش های مختلف است. در این پژوهش، در ابتدا نانو ذرات tio2 با دو روش مختلف هیدرو ترمال و سل-ژل سنتز شد و سپس فلز ایندیوم به روش فوتو شیمیایی بر روی آن قرار گرفت. در مرحله بعدs/tio2 به روش سل-ژل تهیه شد و فلز ایندیوم به روش فوتو شیمیایی بر روی آن قرار گرفت. برای بررسی خاصیت نور کاتالیزوری نانو ذرات تهیه شده، تجزیه متیل اورانژ به عنوان مدلی از یک آلاینده در برابر نور مرئی و فرا بنفش مورد بررسی قرار گرفت. مشاهده شد که نمونهin %1/0 وin %2/0 برای tio2 های هیدرو ترمال و سل-ژل نمونه های بهینه هستند و همچنین نمونه هایs /tio2 %05/0in/ %5/0، s /tio2 %2/0in/ %5/1، s /tio2 %5/0in/ %5/0 نیز بهترین عملکرد را در مقابل نور مرئی داشتند. برای شناسایی و تعیین خواص نانو ذرات تهیه شده از روش های xrd، sem، tem، edx و ft-ir استفاده شد.

امروزه 2 tioبه عنوان کاتالیزور نوری در پاکسازی محیط زیست و تصفیه فاضلاب های صنعتی مورد توجه زیادی قرار گرفته است. در این تحقیق نانوذرات 2 tioبه دو روش سل-ژل و هیدروترمال به ترتیب با اندازه 27 و 19 نانومتر تهیه شد و نانوذرات 2tio s-و 4invo نیز به ترتیب با روش های سل-ژل و هیدروترمال سنتز گردید. دوپ درصدهای مولی متفاوت (% 2- % 05/0) وانادیوم، ایندیوم وانادات و دوپ هم زمان وانادیوم با ایندیوم بر روی سطح 2 tioخالص و دوپ وانادیوم بر روی 2-tio s با استفاده از روش کاهش فتوشیمیایی برای بررسی اثر نورکاتالیزوری این ذرات برای تجزیه متیل اورانژ (mo) به عنوان یک آلاینده ی آلی در مقابل نور فرابنفش (uv) و مرئی نشان داد تنها دوپ همزمان % 20/0 مولی وانادیوم و ایندیوم با استفاده از نمک ایندیوم کلرید به عنوان منبع ایندیوم بر روی 2 tio هیدروترمال با اندازه 14 نانومتر قادر به بهبود رفتار نورکاتالیزگری در مقایسه با نانوذرات 2 tio خالص می باشد و مانع از رشد نانوذرات 2 tio می گردد. دوپ نانوذرات 2 tioبا گوگرد با درصد های مولی 10/0 و 20/0 و 05/0، بهترین فعالیت نوری را دارا بودند که به واسطه اضافه شدن وانادیوم در ساختار آن ها، در نتایج نورکاتالیزگری بهبودی حاصل نشد. دوپ ایندیوم وانادات و وانادیوم هر کدام به طور جداگانه نیز نتوانست اثر بخش عمل نماید. نانوذرات سنتزی توسط آنالیزهای sem، tem، edx، ft-ir، xrd، drs، شناسایی گردید.

در بخش اول این تحقیق خواص ساختاری و الکترونی آدامانتان در فاز گاز و همچنین در فاز جامد با روش تابعیت چگالی مورد بررسی قرار گرفت و با یکدیگر مقایسه گردید. سپس یک تا چهار اتم هیدروژن موجود در یک مولکول آدامانتان با سدیم جانشین شد و خواص ساختاری و الکترونی آن ها بررسی گردید. نتایج به دست آمده نشان داد که جانشینی هیدروژن با سدیم باعث کاهش گاف نواری در این ترکیب می گردد. مقایسه نتایج فاز جامد و فاز گاز نشان می دهد که محاسبات مولکولی فقط می توانند به طور کیفی روند کاهش یا افزایش خواص الکترونی این مولکول ها را توصیف کند، اما قادر به توصیف کمی خواص الکترونی این ترکیبات در فاز واقعی آن ها یعنی فاز جامد نیست. در بخش دوم از تحقیق، ما خواص ساختاری و الکترونی مانند ساختار نواری و چگالی حالت های نانولوله(0‚10) خالص و ناخالص شده با غلظت های مختلف اتم های آلومینیوم و نیتروژن را با کمک نرم افزار quantum espresso با روش dft و تقریب lda مورد بررسی قرار دادیم و سپس آن ها را به عنوان حس گر گاز co ارزیابی کردیم. نتایج به دست آمده تغییر چندانی را در ساختار نواری و چگالی حالت ها بعد از جذب co به قسمت های مختلف نانولوله (0‚10) خالص نشان نداد. بنابراین، نمی توان از آن به عنوان حس گرخوبی برای گاز کربن مونوکسید استفاده نمود. جذب co به نانولوله ناخالص شده با al یا n به طور کلی باعث کاهش چگالی حالت ها در سطح فرمی وکاهش هدایت الکتریکی می شود. اما هنگام جذب co به نانولوله ناخالص شده با هر دو عنصر al و n، گاف نواری کاهش یافته و هدایت الکتریکی بیشتر شده است. در بخش آخر، نانولوله آلومینیوم نیترید مورد بررسی قرار گرفت. این نانولوله دارای گاف نواری وسیعی است. جذب co به قسمت های مختلف این نانولوله تغییر چندانی در ساختار الکترونی و چگالی حالت ها به وجود نمی آورد.

در این تحقیق، نانو ذرات tio2 خالص و دوپ شده با کروم و همزمان دوپ شده با کروم و گوگرد با ابعادnm 15-8 به روش سل-ژل اصلاح شده تهیه شد. برای شناسایی و تعیین خواص نانو ذرات تولید شده از روش های xrd، sem-edx، tem، drs و ft-ir استفاده شد. مشخص شد تمام نمونه های تهیه شده به شکل آناتاز هستند و با ورود گونه ی دوپ کننده در ساختار، لبه ی جذب از ناحیه ی فرابنفش به ناحیه ی مریی منتقل می شود. همچنین، گونه ی دوپ کننده باعث جلوگیری از رشد نانوذرات می شود. به منظور بررسی رفتار نور کاتالیزگری نانوذرات تهیه شده و تعیین مقدار بهینه ی گونه ی دوپ کننده، از واکنش تجزیه ی نوری اسید رد در مقابل نور فرابنفش و مریی استفاده شد. در مورد نانو ذرات tio2 خالص و دوپ شده با مقادیر مختلف کروم مشاهده شد، در مقابل نور مریی، کاتالیزگر cr/tio2 %5 و در مقابل نور فرابنفش گونه ی دوپ نشده بهترین نتایج را نشان می دهد. در مورد نانو ذرات tio2 همزمان دوپ شده با %5 کروم و مقادیر مختلف گوگرد، مشاهده شد برای تجزیه ی اسید رد در مقابل نور مریی، بهترین کاتالیزگر tio2 دوپ شده با %5 گوگرد و %5 کروم و در مقابل نور فرابنفش بهترین کاتالیزگر tio2 دوپ شده با %2 گوگرد و %5 کروم می باشد.سورفکتانت های مختلف نیز در هنگام تهیه به tio2 همزمان دوپ شده با%5 کروم و5% گوگرد اضافه شد که تست های نور کاتالیزگری انجام شده نشان دهنده ی کاهش کارایی آن می باشد. در نهایت با توجه به مقایسه های صورت گرفته بهترین کاتالیزگر تهیه شده در این تحقیق دوپ همزمان %5 کروم و%5 گوگرد می باشد.

تحقیقات بر روی نانو مخروط های کربنی تقریبا همزمان با کشف نانو تیوب های کربنی و در سال 1991 میلادی آغاز گردید. آقای دکتر بال [41]، بندش (عمل محصور شدن) نانو تیوب های کربنی را مورد مطالعه و بررسی قرار داد و بیان کرد که نانوتیوب ها می توانند به صورت کلاهک های مخروطی به هم مهروموم شوند. ایجیما و همکارانش [42]، رشد میکرولوله های گرافیتی و اثر پنج ضلعی ها و هفت ضلعی ها را مورد بررسی قرار دادند و بر اساس مشاهدات آمده در شکل 1-2، کلاهک های مخروطی دارای یک زاویه 20 درجه می باشند و گمان می رفت که در مورد مخروط های منفرد بر اساس قضیه اویلر می توان پنج عدد پنج ضلعی را انتظار داشت. این یافته اگرچه به عنوان اثبات وجود نانو مخروط ها در نظر گرفته نمی شد اما همچون کلاهک های مخروطی می توانند به عنوان نوعی از محصور شدن چند ضلعی یک نانوتیوب در نظر گرفته شوند. در این تحقیق، ابتدا نانو مخروط های باز با زاویه الف)°60 td = و زاویه رأس برابر°2/19 ب) °120 td = و زاویه رأس برابر°9/38 ج) ° 180 td = و زاویه رأس برابر °60 پس از رسم و بهینه سازی اولیه در نرم افزار هایپرکم، با استفاده از نرم افزار گوسین در سطح تئوری بهینه شدند (شکل2-1)، که نتایج حاصل از این بهینه سازی در جدول2-1 آورده شده است. با توجه به داده های بدست آمده از جداول 3-1 و 3-2 و با در نظر گرفتن تصحیح موازنه سه عضوی می توان چنین نتیجه گرفت که بین گازهای مورد بررسی در این تحقیق، جذب گاز سمی کلر توسط نانو مخروط کوپل شده با اتم آهن، نسبت به سایر گازهای دیگر بهتر صورت می گیرد که این ترتیب برای سایر گازها به صورت زیر می باشد: cnfe-so2 > cnfe-cocl2 > cnfe-c2n2 > cnfe-h2s > cnfe-co2 > cnfe-co < cnfe-cl2 :جذب همانطور که ملاحظه می شود در بین گازهای سمی مورد بررسی، گاز مونوکسیدکربن کمترین میزان جذب را دارد. بازدارنده ها یا ممانعت کننده های خوردگی موادی هستند که با افزودن مقادیر کم آن ها به محیط، سرعت خوردگی را به طور قابل ملاحظه ای کاهش می دهند که در یک تقسیم بندی کلی می توان آن ها را به دو دسته باز دارنده های آلی و معدنی تقسم بندی کرد فولاد نرم به طور وسیع در مخازن ذخیره سازی، پالایشگاه های نفت و ... استفاده می شود. مشکل اصلی استفاده از فولاد نرم، انحلال در محلول های اسیدی می باشد. از محلول های اسیدی نیز به طور وسیع برای بر طرف سازی رسوب و زنگ زدگی های ناخواسته در بسیاری از فرایندهای صنعتی استفاده می شود. معمولا برای کنترل فرایند انحلال فلزات از بازدارنده ها استفاده می شود ]57,56[. . از رابطه2-2 و با استفاده از آنالیز رگراسیون بین پارامترهای a،b ، c وd، رابطه 3-3 بدست آورده شد. می توان چنین نتیجه گرفت که بر اساس این رابطه، راندمان بازدارندگی شیف بازهای sb1،sb2 وsb3 با تقریب خوبی، نزدیک به داده های آزمایشگاهی قابل محاسبه می باشد. به منظور نزدیکی هرچه بیشتر داده های مربوط به راندمان بازدارندگی تئوری با مقادیر آزمایشگاهی، پس از طی محاسبات کوانتومی و آماری مختلف، رابطه3-6 بدست آمد که بر اساس آن، دستیابی به این هدف (یعنی داده های نزدیک تر به مقادیر عملی برای راندمان بازدارندگی) امکان پذیر شده است. همچنین از توزیع دانسیته اوربیتال مولکولی ساختارهای sb2 تا sb17 (شکل2-8 تا 2-11) چنین برداشت می شود که تراکم دانسیته اوربیتال های homo در این ساختارها بیشتر در مرکز مولکول می باشد در حالیکه توزیع اوربیتال های lumo بیشتر بر روی یکی از شاخک-های (شامل اتم های 14n، 15n یا 16n) می باشد.

در این کار سلول های خورشیدی حساس شده با مواد رنگی (dssc) از نانوذرات tio2 به روش دکتر بلید و الکتروفورز تهیه و خصوصیات فتوولتاییک الکترودهای نانومتخلخل tio2 با تغییر ضخامت فیلم، دمای آنیل کردن مورد مطالعه قرار گرفت. به منظور بررسی خصوصیات فیزیکی-شیمیایی الکترودها مانند نوع فاز بلوری، مورفولوژی، توپوگرافی از آنالیزهای xrd، sem، tem، و afm استفاده شد. همچنین به منظور بررسی کارکرد تبدیل انرژی این سلول ها از دیاگرام های جریان-ولتاژ (i-v) بهره رفت. نتایج نشان می داد که تبدیل انرژی سلول ها به ضخامت فیلم فوتوآند وابسته است و افزایش تقریباً منظمی در راندمان انرژی در صورت افزایش ضخامت فیلم دیده می شود. اما با افزایش بیشتر ضخامت میزان راندمان سلول های dssc کاهش می یابد که این امر می تواند به دلیل ایجاد محدودیت در انتقالات الکترونی در فیلم های ضخیم می باشد که باعث افزایش مراکز باز ترکیب بار و همچنین افزایش طول نفوذ الکترون به منظور رسیدن الکترون به سطح fto می شود. در مورد تأثیر دمای آنیل کردن بر روند کار سلول ها، نتایج حاکی از این امر بود که با افزایش دما، به علت فرآیند سینترینگ، نانو ذرات tio2 با از دست دادن آب به یکدیگر می چسبند و درشت تر می شوند، در نتیجه سطح تماس کاهش یافته و فعالیت نوری کاهش می یابد. به علاوه، به منظور بهبود خصوصیات فتوولتاییکی سلول های خورشیدی، الکترودهای tio2 بوسیله غلظت های مختلفی از zno و ticl4 اصلاح شدند. مشاهده گردید که اصلاح سطحی الکترودهای tio2 منجر به بهبود راندمان سلول ها می شود که این امر به کاهش میزان باز ترکیب بار (بازترکیب الکترون-حفره ها) بر روی سطح الکترود tio2 و سهولت انتقالات الکترونی نسبت داده شد. کلمات کلیدی: نانوذرات، دکتر بلید، الکتروفورز، ضخامت الکترود tio2، دمای آنیل کردن، اصلاح سطحی، zno، ،ticl4، انتقالات الکترونی، فتوولتاییک، dssc، تبدیل انرژی.

کوپلیمر های متناوبی مالییک انیدرید با اتیل وینیل اتر توسط پلیمریزاسیون رادیکالی زنده سنتز می شوند. وارد ساختن گروه های یونی در پلی اتیل وینیل اتر- مالییک انیدرید کاربرد های جدیدی را پیش رو دارد و این در حالی است که این گروه های یونی می توانند به عنوان اتصال دهنده های فیزیکی و شیمیایی عمل نمایند و ایم امر باعث می شود خصوصیات مکانیکی و حرارتی نهایی مواد بسیار اصلاح یابد. از طرف دیگر آبدوستی زنجیر ها می تواند در نتیجه ی حضور گونه های یونی افزایش یابد و مواد می-توانند بعنوان دیسپرسیون های معمول در حلال قطبی مثل آب عمل کنند. یونومر های کربوکسیلات های سدیم، منیزیم، کلسیم و روی توسط خنثی سازی موضعی کوپلیمر ها تولید می شوند. در این کار دو دسته از ذرات بالک و نانو اندازه مورد استفاده قرار گرفت. در هر دوی این موارد وارد شدن گروه های یونی نقطه ی ذوب و دمای تیدیل شیشه ای را تا 35-40 درجه سانتی گراد افزایش می دهد. کوپلیمر خالص بصورت پئدر های سفید و ریز بوده ولی وارد کردن گروه هی یونی مشخصات آن را به سمت فیلم های نازک تغییر می دهد و این به دلیل اتصالات عرضی فیزیکی است که در اثر اندرکنش های بین مولکولی ممان دوقطبی های یونی بوجود آمده است.

در این پژوهش، اثر عامل دار کردن فولرین ها در آروماتیسیته ی مولکولهای c60 تا c 20 بررسی شد. با بررسی نتایج حاصل از محاسبات مشخص شد که یک رابطه ی کلی بین ساختار، انرژی و داده های ترموشمی این مولکول ها وجود دارد، همچنین نحوه ی قرارگیری پنج ضلعی ها و شش ضلعی ها اثر مستقیم روی مقدار nics فولرین مربوطه دارد، چنانچه هر چه توزیع حلقه های شش ضلعی بین 12 پنج ضلعی بیشتر و یکنواخت تر باشد، nics منفی تر و در نتیجه آروماتیسیته بیشتر است. در بررسی فولرین های هیدروکسیل دار شده، دیده شد که فولرین‎های(cn) سوپرآروماتیک، بعد از هیدروکسیل‎دار شدن، nics مثبت تری پیدا کردند و یا حتی آنتی آروماتیک شدند و برعکس فولرین‎های آنتی آروماتیک، بعد از هیدروکسیل‎دار شدن،nics منفی تری پیدا کردند و آروماتیک تر شدند و نیز روند تغییرات ?nics با ?g در آن ها همسو و همجهت با هم می باشد. همچنین با بررسی انواع گروههای عاملی مشاهده شد که افزایش الکترونگاتیوی عناصر متصل به فولرین، مقدار nics فولرین‎ منفی تر و در نتیجه محافظت مغناطیسی در مرکز حلقه بیشتر می‎شود که این نشان دهنده ی آروماتیک تر شدن فولرین ها می باشد. برای گروه های عاملی هالوژنی، در گروه هالوژن ها از پایین به بالا و برای گروه‎های عاملی با اتم مرکزی مربوط به عناصر تناوب دوم از چپ به راست همزمان با منفی تر شدن انرژی آزاد گیبس واکنش، nics واکنش نیز منفی تر می شود.

با توجه به اهمیت چشم گیر tio2 در تصفیه ی آلاینده های رنگی پساب های صنعتی، مخصوصا در صنایع نساجی، در این پژوهش نانوذرات tio2 خالص و ناخالص شده با مولیبدن و گوگرد به صورت تکی و دوتایی با ابعادnm 13-11 به روش های سل ژل و کاهش فتوشیمیایی اصلاح شده تهیه شد. تمام نمونه ها در فاز آناتاز تهیه شدند. با ورود گونه ی ناخالص کننده در ساختار و روی ساختار، لبه ی جذب از ناحیه ی فرابنفش به ناحیه ی مرئی انتقال پیدا می کند، همچنین در این راستا نانوکامپوزیت cnt/tio2 خالص و ناخالص شده با مولیبدن و گوگرد به صورت تکی و دوتایی به روش سل ژل ساخته شد. به منظور بررسی رفتار نورکاتالیزگری نانوذرات و نانوکامپوزیت های تهیه شده و تعیین مقدار بهینه ی گونه ی ناخالص کننده، از واکنش تجزیه ی نوری متیل اورانژ و کنگو رد در مقابل نور فرابنفش و مرئی استفاده شد. در مورد نانوذرات tio2 ناخالص شده با مولیبدن به صورت تکی و دوتایی، در مقابل نور مرئی کاتالیزگر % mo/tio206/0 در مقابل نور فرابنفش و مرئی بهترین نتایج را نشان داد. در مورد نانوذرات tio2 ناخالص شده با مقادیر مختلف گوگرد کاتالیزگر s/tio2 %05/0 بهترین نتیجه را در مقابل نور فرابنفش و کاتالیزگر s/tio2 %15/0 بهترین نتیجه را در مقابل نورمرئی از خود نشان دادند. کاتالیزگر % mo/tio206/0, s %05/0 بهترین نتیجه را هم در برابر نور مرئی و هم در برابر نور فرابنفش نسبت به tio2 خالص و سایر کاتالیزگرهای ساخته شده در این بخش از خود نشان دادند. در بخش دوم کار، کاتالیزگرهای نانو کامپوزیتی cnt/tio2 با نسبت های 1/0، 5/0 و1 ساخته شد که نسبت 1 بهترین نتیجه را از خود نشان داد. سپس نانو کامپوزیت cnt/tio2 با نسبت 1 با درصدهای بهینه ی گوگرد و مولیبدن به صورت تکی و دوتایی ساخته شد که نسبت به سایر کاتالیزگرهای تهیه شده فعالیت نور کاتالیزگری بسیار خوبی را از خود نشان دادند

در این تحقیق ابتدا نانوذرت tio2 ناخالص شده با کربن، نیتروژن و گوگرد (سیستئین)، به دو روش سونوشیمی و سل - ژل سنتز شدند و در مرحله بعد این نمونه ها توسط روش نورشیمیایی با فلزات طلا، نیکل و بیسموت ناخالص شدند. برای بررسی فعالیت نورکاتالیزوری این نانوذرات، از واکنش تخریب متیل اورانژ، به عنوان مدلی از آلاینده های طبیعی استفاده شد. در بررسی های انجام شده نمونه های سنتز شده با درصدهای مولی زیر بهترین فعالیت نورکاتالیزوری را در ناحیه مرئی از خود نشان دادند. tio2/سیستئین2%/bi1% (tio2/سیستئین تهیه شده به روش سونوشیمی) tio2/سیستئین2%/ni5/0% (tio2/سیستئین تهیه شده به روش سونوشیمی) tio2/سیستئین2%/au5/0% (tio2/سیستئین تهیه شده به روش سل - ژل) نمونه های سنتز شده با استفاده از طیف سنجی پراش اشعه ایکس xrd، طیف سنجی تبدیل فوریه ir، میکروسکوپ الکترونی روبشی sem، طیف سنجی پراکندگی انرژی اشعه ایکس edx و طیف سنجی نفوذی - انعکاسی فرابنفش - مرئی drs، مورد آنالیز قرار گرفتند. نتایج نشان دادند که تحت هر دو نور مرئی و فرابنفش، tio2 فعالیت ناچیزی داشت اما با ناخالص سازی توسط فلزات و نافلزات، فعالیت آن در هر دو ناحیه به طور موثری بهبود یافت. در پایان یک مقایسه کلی از فعالیت نورکاتالیزوری نمونه های سنتز شده با درصدهای بهینه بعمل آمد که نشان داد نمونه tio2/سیستئین2%/ni0.5% بهترین فعالیت را در ناحیه مرئی دارا می باشد.

در این پژوهش، نانوذرات tio2 خالص و ناخالص شده با نافلزهای n-c-s به روش سل- ژل با اندازه ذرات nm 32-30 و با درصدهای (0/3%- 5/0%) تهیه شد و هم چنین ناخالص کردن همزمان tio2 با نافلزهای n-c-s و فلز پلاتین و مولیبدن به دو روش سل- ژل و کاهش فتوشیمیایی انجام گردید. نتایج بررسی اثر نورکاتالیزوری این ذرات برای تخریب متیل اورانژ به عنوان آلاینده در برابر نور فرابنفش و مریی نشان داد که ناخالص کردن tio2 با نافلزهای n-c-s، باعث افزایش فعالیت نورکاتالیزوری tio2 خالص شده است. بهینه مقدار به¬دست آمده برای ناخالص کردن با نافلزهای n-c-s، 0/2% مولی بود. ناخالص کردن همزمان با فلز پلاتین با مقدار بهینه نافلزهای n-c-sنیز نشان دهنده افزایش فعالیت نورکاتالیزوری در مقابل نور مریی است. در هر دو روش سل- ژل و کاهش فتوشیمیایی، کاتالیزور tio2-(0/2%)n-c-s-(0/1%pt( بهترین نتایج را دارد. همچنین ناخالص کردن همزمان با فلز مولیبدن و مقدار بهینه نافلزهای n-c-s نیز نشان دهنده افزایش فعالیت نورکاتالیزوری در مقابل نور مریی است. در بررسی رفتار نورکاتالیزوری مشخص شد در مقابل نور مریی و همچنین نور فرابنفش در کاتالیزور تهیه شده به روش سل- ژل، نمونه tio2-(0/2%)n-c-s-(1/0%mo( دارای بهترین نتیجه و در کاتالیزور تهیه شده به روش کاهش فتوشیمیایی، نمونه tio2-(0/2%)n-c-s-(05/0%mo( دارای بهترین نتیجه است.

با این که اغلب تحقیقات روی فعال سازی دی اکسید تیتانیوم تجاری و با استفاده از نور ماورابنفش متمرکز شده است، این اشعه تنها 4% از طیف نور خورشید را اشغال می کند. در این پروژه، جا به جایی فعالیت نورکاتالیزور دی اکسید تیتانیوم از محدوده فرابنفش به محدوده مرئی مد نظر است . یکی از روش های اصلاح دی اکسید تیتانیوم، استفاده از نافلزات است که در درون ساختار دی اکسید تیتانیوم رفته و فعالیت نورکاتالیزوری را افزایش می دهد که در این پروژه از نافلز گوگرد استفاده شده است. همچنین به منظور افزایش طول عمر جفت الکترون-حفره ایجاد شده توسط نور و بهبود فعالیت نورکاتالیزوری، نشاندن فلزات پلاتین و نقره روی دی اکسید تیتانیوم، انجام شده است و درنتیجه اصلاح دی اکسید تیتانیوم با نافلز و فلز به صورت هم زمان مورد بررسی قرار گرفته است. در این کار، نانوذرات tio2 با مقادیر متفاوتی از گوگرد به روش فراصوت اصلاح شدند و سپس نقره و پلاتین با استفاده از روش نورشیمیایی بر روی سطح s/tio2 نشانده شده و رفتار نورکاتالیزوری آن ها با از بین بردن رنگ متیل اورانژ به عنوان یک آلاینده فرضی، مورد بررسی قرار گرفت. نمونه های کاتالیزوری ساخته شده توسط تکنیک های xrd، sem، edx، uv-vis حالت جامد (drs) و ft-ir بررسی شدند. بر طبق یافته ها، نمونه tio2 اصلاح شده با 1% گوگرد، بهترین خاصیت نورکاتالیزوری را در ناحیه مرئی از خود نشان داد سپس مقادیر متفاوتی از نقره و پلاتین بر روی s/tio2 بهینه نشانده شدند و نمونه های ساخته شده، با نانوذرات tio2 خالص مقایسه شدند و با بررسی های انجام شده مشخص شد که نانوذرات s/tio2 اصلاح شده با 05/0% نقره و همچنین نانوذرات s/tio2 اصلاح شده با 1% پلاتین بهترین نتایج را تحت نور مرئی نشان می دهند.

روش های بسیاری برای تصفیه ی آب و فاضلاب مورد استفاده قرار می گیرد که استفاده از نیمه رساناها یکی از جدیدترین و کارآمدترین روش ها است. با توجه به اهمیت چشم گیر tio2 در تصفیه ی آلاینده های رنگی پساب های صنعتی، در این پژوهش نانوذرات tio2 خالص و ناخالص شده با نافلزات گوگرد، کربن، نیتروژن و فلزات نقره، مس و کبالت به روش سل-ژل و فتو شیمیایی اصلاح گردید. در این پژوهش از اسیدآمینه سیستئین به عنوان منبع ناخالصی های گوگرد، نیتروژن و کربن استفاده شد. برای شناسایی و تعیین خواص نانو ذرات تولید شده از روش های xrd، sem، edx، tem، drs و ft-ir استفاده شد. بعد از انجام آنالیز xrd مشخص شد که ذرات به شکل آناتاز هستند. ناخالص سازی از رشد کریستال ها و کلوخه شدن جلوگیری کرده و لبه ی جذب از ناحیه فرابنفش به ناحیه مرئی انتقال پیدا می کند. برای بررسی عملکرد نورکاتالیزگری نمونه های سنتز شده و تعین غلظت بهینه ناخالصی از واکنش تخریب نوری متیل اورانژ در مقابل نور مرئی و فرابنفش استفاده شد. در مورد نانوذرات tio2 خالص و ناخالص شده با مقادیر مختلف سیستئین مشاهده شد که کاتالیزگرهای tio2 ناخالص شده با %2 و %3 سیستئین به ترتیب بهترین عملکرد را در مقابل نور مرئی و فرابنفش از خود نشان می دهند. برای نانو ذرات tio2 ناخالص شده با %2 سیستئین و مقادیر مختلفی از نقره، مشاهده شد که کاتالیزگرهای tio2 ناخالص شده با %2 سیستئین و %0/1 و %0/5نقره عملکرد بهتر به ترتیب در مقابل نور مرئی و فرابنفش دارند. برای نورکاتالیزگرهای tio2 ناخالص شده با %2 از نافلزات کربن، گوگرد، نیتروژن و %2 فلز مس نسبت به دیگر نمونه ها بهترین عملکرد را در مقابل نور مرئی و فرابنفش دارد. برای نانوذرات tio2 ناخالص شده با کربن، گوگرد، نیتروژن و کبالت نتایج نشان می دهد که نمونه های tio2 ناخالص شده با %2 کربن، گوگرد، نیتروژن و %2 و %5 کبالت، به ترتیب بهترین عملکرد را تحت تابش نور مرئی و فرابنفش دارند.

تشکیل کمپلکس الحاقی بین جزء با کمبود الکترون (پذیرنده ی الکترون) به عنوان مثال (سیکلو بیس(پارا کوات- p-فنیلن)و جزء غنی از الکترون (دهنده ی الکترون) به عنوان مثال (1و4-هیدروکسی بنزن، 1و5- دی اکسی نفتالن، 3- بای فنل، 4- بنزیدین،1و4- هیدروکسی بنزن ومشتقات تترا تیا فولوالن(، امروزه توجه بسیاری از شیمیدان ها را به خود جلب نموده است. به این ترکیبات دهنده پذیرنده الکترون، میزبان میهمان گفته می شود. به طور کلی می توان گفت میهمان یک ماده کاتیونی، آنیونی، خنثی از مواد معدنی یا آلی است که درون یک ساختار حلقوی قرار دارد. بین میزبان و میهمان برهم کنش های متفاوتی مانند دهنده پذیرنده، پیوند واندروالسی و پیوند هیدروژنی وجود دارد. به طور معمول به علت انتقال باری که از سمت ترکیبات میزبان به میهمان وجود دارد از ترکیبات میزبان میهمان در ساخت ترکیبات دارای خواص نوری و سنسورها استفاده می شود. اگر چه در دو دهه اخیر مطالعات فراوانی در تشکیل کمپلکس های الحاقی صورت پذیرفته است اما تشکیل کمپلکس الحاقی بین cbpqt+4 و مشتقات تیوفن دار در هیچ جا گزارش نشده بود تا اینکه در مارس سال 2008 میلادی یک سری از [2] رتوکسان های دهنده- پذیرنده تیوفن بر اساس تشکیل کمپلکس الحاقیcbpqt+4 با میهمان های nt-deg پوشیده شده با تری-ایزوپروپیل سولفونات (tipsoft) سنتز شد که n در واقع تعداد تیوفن های میهمان بود که از یک تا سه متغیر است. ومشاهده شد که ماکزیم انتقال بار به میزان قوی به تعداد واحد های تیوفن وابسته است. در این پروژه ترکیبات میزبان میهمان فوق مورد مطالعه تئوری قرار گرفت در بهینه سازی ساختارهای فوق از دو روش هارتری فاک و دانسیته تابع چگالی با مجموعه پایه های6-31g* و6-311g* استفاده شد و ثابت گردید که انتقال بار از میهمان به میزبان به تعداد واحدهای تیوفن وابسته است. برای محاسبه خطاهای بهینه از خطای انطباق سری پایه استفاده شد. جهت تعیین برهم کنش های اتم های میزبان ومیهمان از نرم افزار aim با همان روش ها ومجموعه پایه های قبلی استفاده گردید. نوع بر هم کنش های میان میزبان و میهمان از نوع واندروالسی و پیوند هیدروژنی بود و در نهایت مشخص شد برای ترکیبات میزبان میهمان روش هارتری فاک موثر تر بوده و روش b3lyp برای برهم کنش های از نوع واندروالسی و پیوند هیدروژنی پاسخی به خوبی به روش هارتری فاک ارائه نمی نماید.

چکیده در بخش اول این تحقیق ما خواص الکترونی نانولوله کربنی تک دیواره زیگزاگ (0‚10) را قبل و بعد از جذب عناصر فلزات قلیایی و اتم هیدروژن با استفاده از تئوری تابعیت چگالی و تقریب چگالی موضعی با بسته نرم افزاری کوانتوم اسپرسو بررسی کرده ایم. تغییرات قابل توجهی در خواص الکترونی نانولوله بعد از جذب فلزات قلیایی در مقایسه با نانولوله خالص مشاهده شد. همچنین معلوم شد که در میان فلزات قلیایی، اتم لیتیم قوی ترین اتصال را با نانولوله دارد. در قسمت بعدی تأثیر پیکربندی های مختلف اتم پتاسیم بر روی خواص الکترونی نانولوله کربنی (0‚8) در سامانه نانولوله- پتاسیم با تعداد اتم های پتاسیم 1 تا 4 بررسی شده است. نتایج ما بر این مطلب تأکید دارند که خواص الکترونی سامانه نانولوله- پتاسیم به شکل قابل توجهی به پیکربندی های خاص اتم پتاسیم در مقایسه با غلظت اتم های پتاسیم وابسته است. در بخش سوم، توانایی سامانه نانولوله کربنی- پتاسیم نسبت به نانولوله خالص برای ذخیره گاز هیدروژن بررسی شد. مشاهده شد که اتم پتاسیم می تواند نانولوله (0‚7) خالص را به یک ماده فعال برای افزایش ذخیره گاز هیدروژن تبدیل کند. در نهایت به منظور فهمیدن اثر قطر و کایرالیته نانولوله ها بر روی پایداری سامانه نانولوله- پتاسیم، جذب پتاسیم بر روی دیواره خارجی نانولوله های تک دیواره (0‚n) با (10-5 = n) و دسته صندلی (n,n) با (5‚3=n) برای دو پیکربندی متفاوت مطالعه شد. نتایج ما، وابستگی انرژی جذب را به قطر و کایرالیته نانولوله تأیید کرده اند. به عبارت دیگر، با افزایش قطر نانولوله ها، انرژی جذب کاهش می یابند. همچنین مشخص شد که فلز پتاسیم توانایی خاصی برای ایجاد تغییرات قابل توجهی در خواص الکترونی نانولوله ها را دارد.

در این کار آزمایشگاهی تیتانیوم دی اکسید ناخالص شده با کربن، نیتروژن و گوگرد در سطح گرافن رشد داده شده که باعث تشکیل نانوکامپوزیت 1.5%cys/tio2- wt%gr به روش سل- ژل خواهد شد. در اینجا از سیستئین (c3h6o2ns) به عنوان پیش ماده کربن، نیتروژن و گوگرد و از تیتانیوم تترا ایزوپروپوکسی ti[och(ch3)2]4 به عنوان پیش ماده تیتانیوم دی اکسید و از گرافن به عنوان بستر استفاده شد. از نانوکامپوزیت 1.5%cys/tio2- wt%gr برای تخریب متیل اورانژ تحت نور مریی و ماوراءبنفش استفاده شد

پروتئین ها کاتالیست های زیستی با اندازه ی نانومتری هستند که قابلیت های کاربردی فراوان و شناخته شده ای دارنداما در حال حاضر، طول عمر کوتاه این مولکول های زیستی استفاده از آن ها را محدود کرده است. بهبود پایداری گونه های زیستی می تواند کاربردهای عملی آن ها را بیشتر کند. استفاده از مواد نانوساختار برای تثبیت و پایدارسازی این گونه ها نه تنها باعث افزایش فعالیت گونه ی بیولوژیکی می شود، بلکه سایر خواص ویژه ی آن، به عنوان یک سیستم نانوکاتالیست زیستی، را هم تقویت می کنددر این تحقیق، تثبیت پروتئین روی الکترودهای ito اصلاح شده با نانوذرات تیتانیم دی اکسید به وسیله ی ولتامتری چرخه ای مورد بررسی قرار گرفت. لذا با توجه به اینکه اجزای پروتئینی مورد استفاده می بایست قادر به شرکت در واکنش های اکسایش-کاهش باشند از پروتئین آهن دار سیتوکروم c استفاده شد. نقش نانوذرات تیتانیم دی اکسید استفاده شده در این پژوهش تسهیل فرآیند انتقال الکترون و افزایش بارگذاری پروتئین می باشد.

در اوایل دهه 1980، tio2 برای اولین بار به¬ عنوان فتوکاتالیست مناسبی برای حذف آلاینده-های آلی ساخته شد. از آن پس مطالعه و تحقیق فراوانی در زمینه¬ی کاربرد این ماده برای خاصیت فتوکاتالیستی آن مطرح شد. دلیل این امر در واقع اندازه شکاف¬انرژی مناسب، قیمت مناسب، غیر سمی بودن این ماده، داشتن فعالیت فتوکاتالیستی در دمای اتاق، سطح ویژه زیاد، بالا بودن بهره فتوکاتالیستی آن همچنین پایداری آن از نظر شیمیایی و بیولوژیکی می-باشد. با توجه به اینکه تیتانیوم¬دی¬ اکسید خالص فقط قادر به جذب نور فرابنفش هست که فقط 4% از نور خورشید را شامل می¬شود، برای افزایش دامنه جذب تیتانیوم¬دی¬ اکسید به محدوده نور مرئی و همچنین افزایش بهره نور کاتالیزوری آن تحقیقات بسیاری انجام شده است ازجمله ناخالص کردن با فلزات نجیب، ناخالص کردن با یون¬های فلزی، ناخالص کردن با آنیون¬ها، ناخالص کردن با نافلزات و ناخالص کردن همزمان با فلز و نافلز که نتایج نشان دهنده ¬ی مفید بودن بسیاری از تحقیقات بوده است. در این پژوهش نانوکامپوزیت tio2- graphene ناخالص شده با سولفید و نقره و کبالت به روش سل - ژل ساخته شد. ساختار و مورفولوژی نمونه ها به وسیله¬ی xrd، ir، semو drs آنالیز می¬شود و همچنین به منظور بررسی رفتار نورکاتالیزگری نانوکامپوزیت¬های تهیه شده و تعیین مقدار بهینه¬ی گونه¬ی ناخالص کننده، از واکنش تجزیه¬ی نوری متیل اورانژ در مقابل نور مریی و فرابنفش استفاده شد. کاتالیزگرهای نانوکامپوزیتی tio2- graphene با نسبت¬های 5، 10، 15، 20، 25 درصد ساخته شد که نسبت 15 درصد با شکاف انرژی 08/3 بهترین نتیجه را از خود نشان داد. سپس نانوکامپوزیت tio2- graphene با نسیت 15 درصد با 5/0 درصد گوگرد و درصدهای مختلف نقره و کبالت ساخته شد و درصد بهینه¬ی آن¬ها محاسبه شد که نسبت 6/0 درصد برای نقره با شکاف انرژی 05/3 و نسبت 5/0 درصد برای کبالت با شکاف انرژی 10/3 بهترین نتیجه را از خود نشان داد.

سلول خورشیدی وسیله ای است که انرژی خورشید را توسط اثر فوتوولتائیک (تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به الکتریسیته) و بدون اتصال به منبع ولتاژ خارجی به برق تبدیل می کند. سلول خورشیدی حساس شده با رنگ، گونه ای از سلول خورشیدی است که به علت بازده مناسب، هزینه ی پایین و همچنین راحتی ساخت توجه زیادی را به خود معطوف کرده است

در این پژوهش، ابتدا الکترولیت توسط روش های مختلف آماده و بهینه سازی شد. در مرحله بعد، نانوذرات tio2 با موفقیت از طریق روش سل-ژل سنتز و برای نشست لایه ی tio2 و p25 از روش الکتروفورز (epd) بر روی لایه شیشه ای fto استفاده شد. علاوه بر این، برای ارتقاء راندمان تبدیل انرژی، از ضخامت های مختلف cds بر روی tio2 توسط روش جذب و واکنش پی در پی لایه یونی (silar) نهشت شده است. اثر نانوذرات tio2 و ضخامت cds در عملکرد سلول های خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش های نشست اثرات قابل توجهی بر روی عملکرد سطوح به دست آمده در سلول های حساس شده به cds و سلول های خورشیدی حساس شده با رنگ دارد. در بخشی دیگر از این کار تحقیقاتی بر روی سنتز نانوذرات tio2 پوشش داده شده با درصدهای مختلف au به روش فتوشیمیایی توجه شد. نتایج نشان داد که روش های نشست اثرات قابل توجهی بر روی عملکرد سطوح به دست آمده در سلول های حساس شده به cds دارد. سطوح با استفاده از پراش پرتو اشعه x ((xrd، میکروسکوپ الکترونی روبشی (sem)، سطح مقطع sem، طیف سنجی جذبی و انعکاسی uv-vis (drs)، طیف سنج تفکیک انرژی پرتو ایکس ((edx، میکروسکوپ نیروی اتمی (afm ) مشخص شد. سلول های خورشیدی حساس شده با رنگدانه (dssc) و حساس شده با نقاط cds ساخته شده توسط الکترودها به عنوان الکترود کار ساخته و سپس با منحنی شدت جریان-ولتاژ (jv) مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که ضخامت cds و tio2 نقش مهمی در عملکرد سلول های خورشیدی دارد و مقدار بهینه از ضخامت cds و tio2 برای دستیابی به بالاترین کارایی و عملکرد مورد نیاز است.

در سال های اخیر مطالعات زیادی در مورد رفتار نورکاتالیزوری نانوذرات تیتانیوم دی اکسید در تصفیه آب صورت گرفته است. در این پژوهش برای بهبود رفتار نورکاتالیزوری نانوذرات تیتانیوم دی اکسید از ناخالص کردن با فلزات نقره و پالادیوم و نافلز نیتروژن استفاده شد.

در این پژوهش، به بررسی خواص ساختاری و الکترونی نانولوله ی کربنی تک دیواره ی زیگزاگ (10,0)عاملدار شده با گروه های عاملی هیدروکسیل (oh)، آمین (nh2)، تیول (sh)، آمید (conh2)، کربوکسیل (cooh) و آسیل کلرید (cocl) با استفاده از نظریه تابعی چگالی و تقریب چگالی موضعی با بسته نرم افزاری کوانتوم اسپرسو پرداخته شده است. سپس پیکربندی های مختلف برای جذب مولکول بنزن بر روی نانولوله کربنی عامل دار شده کربوکسیلی مطالعه شد. نتایج آشکار کرد که نانولوله کربنی عامل دار شده با cooh جاذب بهتری برای جذب مولکول بنزن نسبت به نانولوله ی خالص است. در ادامه به مطالعه خواص ساختاری و الکترونی جذب مشتقات بنزن شامل فنول، آنیلین، تولوئن، نیتروبنزن، زایلن و نیتروتولوئن بر روی نانولوله کربنی عامل دار شده با cooh پرداخته شده است. در نهایت خواص الکترونی جذب گروه آلی آمیدی تیوفن دار بر روی نانولوله کربنی جهت استفاده در سلول های خورشیدی مورد بررسی قرار گرفت.

بررسی های فراوانی پیرامون فرکانس های فونونی نانولوله ی تک دیوارهای تنها و تعیین نمایش های کاهش ناپذیر آن به خصوص در نقطه ی گاما انجام گرفته است. بررسی طیف ارتعاشی نانولوله ها اعم از رامان یا زیر قرمز خواص مهمی از آنها از جمله قطر، واپیچشی و خاصیت فلزی یا نیمه هادی بودن نانو لوله را به دست می دهد. حتی از بررسی نمایش های کاهش ناپذیر نقطه ی گاما می توان در مورد واپیچشی نانولوله ها نتایجی گرفت. این تحقیق ابتدا به ترسیم ساختار نانولوله در ارتباط با گرافن منطقه ی بریلوئن آن در تقریب زونفولدینگ و بررسی فلز یا نیمه هادی بودن در همین تقریب می پردازد. بعد از آن ضمن تبیین کلی جزئیات روش dfpt برای نیمه هادیها و فلزات که در کد pwscf به کار رفته است، محاسبات فرکانسهای فونونی نانولوله های (6،6)، (0،3)، (،06) و(0،9) در نقطه مرکز ناحیه انجام گرفت و نشان داده شد که نتایج نمایش های کاهش ناپذیر پیش بینی شده جور در می آید. در نهایت نمودار پراکندگی برای نانولوله های (0،3) و(0،6) به دست آمده، بررسی های لازم به عمل آمده است.

چکیده با توجه به اهمیت روزافزون tio2 در تصفیه ی پساب های صنعتی، در این رساله، نانو ذرات tio2 خالص و دوپ شده با کبالت، گوگرد و همزمان دوپ شده با آهن و گوگرد با ابعاد 8-15 nm به روش سل-ژل اصلاح شده تهیه شد. برای شناسایی و تعیین خواص نانو ذرات تولید شده از روش های xrd، sem-edx، tem، drs و ft-ir استفاده شد. مشخص شد تمام نمونه های تهیه شده به شکل آناتاز هستند و با ورود گونه ی دوپ کننده در ساختار، لبه ی جذب از ناحیه ی فرابنفش به ناحیه ی مریی منتقل می شود. همچنین، گونه ی دوپ کننده باعث جلوگیری از رشد نانوذرات می شود. به منظور بررسی رفتار نور کاتالیزگری نانوذرات تهیه شده و تعیین مقدار بهینه ی گونه ی دوپ کننده، از واکنش تجزیه ی نوری متیل اورانژ و متیلن بلو در مقابل نور فرابنفش و مریی استفاده شد. در مورد نانو ذرات tio2 خالص و دوپ شده با مقادیر مختلف کبالت مشاهده شد، در مقابل نور مریی، کاتالیزگر 0/5% co/tio2 و در مقابل نور فرابنفش گونه ی دوپ نشده بهترین نتایج را نشان می دهد. در مورد نانو ذرات tio2 دوپ شده با مقادیر مختلف گوگرد، در مقابل نور مریی کاتالیزگر 0/05% s/tio2 و در مقابل نور فرابنفش کاتالیزگر 0/1% s/tio2 بهترین نتایج را نشان می دهد. در مورد نانو ذرات tio2 همزمان دوپ شده با 0/05% گوگرد و مقادیر مختلف آهن، مشاهده شد برای تجزیه ی متیل اورانژ در مقابل نور مریی، بهترین کاتالیزگر tio2 دوپ شده با 0/05% گوگرد و 2/0% آهن و در مقابل نور فرابنفش بهترین کاتالیزگر tio2 دوپ شده با 0/05% گوگرد و 5/0% آهن می باشد. برای تجزیه ی متیلن بلو در مقابل نور مریی، بهترین کاتالیزگر tio2 دوپ شده با 0/05% گوگرد و 2/0% آهن و در مقابل نور فرابنفش بهترین کاتالیزگر tio2 دوپ می باشد. همچنین در مقایسه ی رفتار نور کاتالیزگری tio2 خالص، tio2 دوپ شده با آهن، tio2 دوپ شده با گوگرد و tio2 همزمان دوپ شده با آهن و گوگرد، دیده شد به علت اثر همزمان آهن و گوگرد، در tio2 همزمان دوپ شده با آهن و گوگرد، فعالیت نور کاتالیزگری بیشتر است. در نانو ذرات tio2 خالص و دوپ شده با 0/05%گوگرد، اثر افزایش دمای کلسینه شدن در انتقال فاز بررسی شد و مشخص شد در tio2 خالص در دمای 650-700 ?c تبدیل فاز از آناتاز به روتیل آغاز می شود در حالیکه این تبدیل فاز برای tio2 دوپ شده با 0/05% گوگرد در بالای 700 ?c است یعنی گوگرد عامل بازدارنده در تبدیل فاز می باشد. در بررسی رفتار نور کاتالیزگری این کاتالیزگر ها مشخص شد با افزایش دمای کلسینه شدن به دلیل بزرگ تر شدن اندازه ی ذرات در فرایند سینترینگ و نیز تبدیل فاز از آناتاز به روتیل فعالیت نوری کاهش می یابد.