زئولیت ها، ترکیبات معدنی عمدتاً آلومینوسیلیکاتی، با ساختار بلوری هستند که دارای حفره هایی هستند که اجازه عبور ملکولهای دیگر را به ساختار خود می دهند. به خاطر داشتن چنین ساختار غیر معمولی، از آنها به طور گسترده در فرایندهای شامل غربالگری ملکولی و تبادل یون استفاده می شود. در این پروژه از روش دینامیک ملکولی برای محاسبه انرژی جذب آلکانهای سبک مثل متان، اتان ، پروپان و بوتان در زئولیت zsm-5 استفاده شده است. در بخش اول ، ما به بررسی جذب یک ملکول اتان ، پروپان، نرمال- بوتان و ایزو- بوتان بطور جداگانه در زئولیت zsm-5 در دمای 300،500 و 700 کلوین پرداختیم. در بخش دوم اثر بار گذاری متفاوت بر روی انرژی جذب را بررسی کرده و شبیه سازی در دمای 300 کلوین و فشار bar1و بارگذاری 2، 4، 6و8 انجام شد. لازم به ذکر است که در این مرحله، مولکولها به صورت کروی و تک اتمی در نظر گرفته شدند.(اتمهای واحد(ua)). با انجام این تحقیق، نتیجه گرفته شد که اندازه هیدروکربن، تعداد مولکولهای بارگذاری شده و دما روی انرژی جذب اثر گذار است، به نحوی که گرمای جذب با افزایش طول زنجیر کربنی، تعداد ملکولهای بار گذاری شده و دما افزایش می یابد. این به دلیل بر همکنش بهتر و بیشتر بین مولکولهای جذب شونده و همچنین بین جذب شونده و میزبان است.

دراین پروژه، با استفاده از یک روش ترکیبی شامل محاسبات اصول اولیه وشبیه سازی مونت کارلو رفتار جذبی گازهای هلیم، نئون و آرگون به صورت خالص، و همچنین گاز هیدروژن در مخلوط با هریک از این گازهای نادر بر روی نانولوله های سیلیکونی بررسی شد. میزان جذب هیدروژن در مخلوط با هر یک از گازهای هلیم، نئون و آرگون در کسر مولی های مختلف و در شرایط دمایی و فشاری متفاوت، بر روی نانولوله سیلیکونی (5،5) آرمچیر مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل نشان دهنده ی بیشتر بودن میزان جذب گاز آرگون در بین گازهای نادر در حالت خالص و گاز هیدروژن در حالت مخلوط با گاز هلیم و کسر مولی 7/0x= برای گاز هیدروژن و 3/0x= برای گاز هلیم می باشد، که این امر وابسته به میان کنشی است که این گازها با نانولوله سیلیکونی دارند. همچنین نتایج حاکی از آن است که با کاهش دما و افزایش فشار دانسیته جذب افزایش می یابد. لازم به ذکر است که در این پروژه، از معادله حالت گاز ویریال با ضریب دوم برای تعیین تعداد مولکول ها استفاده شده است. برهمکنش بین مولکول های گاز از نوع لنارد جونز(6-12) و برهمکنش بین مولکول های گاز و نانولوله سیلیکونی از نوع پتانسیل مورس می باشد.

دراین تحقیق،به منظور بررسی رفتار جذبی هیدرژن ونیتروژن خالص ومخلوط آنها برروی نانولوله هاب سیلیکون کربیداز روشهای محاسبات اصول اولیه وشبیه سازی مونت کارلو استفاده شد.مقادی پتانسل لنارد جونز بدست آمده از محاسبات اصول اولیه،به عنوان ورودی برنامه شبیه سازی مونت کارلومورد استفاده قرارگرفت.هدف اصلی این تحقیق ،بررسی اثر دمایی وفشاروکسر مولی برروی میزان جذب هیدروژن در حالت خالص ومخلوط با نیتروژن است.برای اعتبار بخشیدن به نتایج خود محاسبات مشابهی برروی نانولوله های سیلیکونی وکربنی با همان قطر نیزانجام گرفت.نتایج حاصل بیشتر بودن جذب گاز هیدروژن ونیتروژن را برروی نانولوله سیلیکونی نسبت به کربنی وسیلیکون کربید نشان داد.

چکیده: در این پروژه پراکندگی نانولوله های کربنی چند دیواره در محلول دودسیل تری متیل آمونیوم بروماید (dtab) ، سدیم دو دسیل سولفات (sds) وهمچنین مخلوط این مواد در ناحی? اشباع آنیونی و کاتیونی با استفاده از روش ‍ های طیف سنجی uv-vis ، مادون قرمز، میکروسکوپ الکترونی، آنالیز گرماسنج وزنی ، پتانسیل زتا ، کشش سطحی و هدایت الکتریکی مورد بررسی قرار گرفت. میزان جذب uv-vis در 500 نانومتر نشان می دهد که بر اثر پدید? هم افزایی مخلوط sds/dtab در ناحی? غنی از ماد? فعال سطحی آنیونی بیشترین پراکندگی نانولوله های کربنی را در محلول آبی ایجاد می نماید. طبق بررسی های انجام شده حضور نانولوله های کربنی در محلول مواد فعال سطحی غلظت بحرانی میسلی شدن (cmc) را افزایش می دهد که این مساله نشان دهند? برهمکنش قوی مواد فعال سطحی با نانولوله های کربنی می باشد.نتایج پتانسیل زتا و جذب uv-vis نشان می دهد که نانولوله های کربنی در محلول مواد فعال سطحی محلول های کلوئیدی پایداری تشکیل می دهد و این پایداری در مخلوط اشباع آنیونی بیشتر از محلول خالص مواد فعال سطحی و نانولوله های کربنی می باشد. سپس تاثیر ساختار ماده فعال سطحی بر پراکندگی نانولوله های کربنی در محلول آبی مورد بررسی قرار گرفت. بدین منظور از دو دسیل بتایینات و دودسیل استرکوئت به عنوان مواد فعال سطحی دو قلوی استری استفاده گردید. طبق نتایج جذب uv-vis مواد فعال سطحیsds وdtab توانایی پراکندگی نانولوله را در غلظتهای پایین تر از cmc ندارند. در حالیکه مواد فعال سطحی دوقلو قادر به پراکندگی نانولوله در غلظت های زیر cmc خود می باشند. همچنین مواد فعال سطحی دوقلو پراکندگی بهتری نسبت به موادفعال سطحی رایج ایجاد می کنند که بیانگر اهمیت نیروهای یونی و آبگریزی در برهمکنش نانولوله با مواد فعال سطحی است.

در بخش نخست، گذار فاز آب درون نانولوله ی کربنی(9و9) با تغییر دما با مدل سازی چندمقیاسی، از ‏شبیه سازی مکانیک مولکولی (‏md‏) تا نظریه تابعیت چگالی (‏dft‏)، مطالعه شده است. ابتدا، محاسبات ‏md‏ گذار فاز آب با تغییر دما را اثبات نمود. سپس، محاسبات اوربیتال پیوندی طبیعی (‏nbo‏)، ‏طیف سنجی رزنانس چهارقطبی هسته (‏nqr‏) و رزنانس مغناطیسی هسته (‏nmr‏) نشان دادند که دو ‏نوع پیوند هیدروژنی متفاوت سبب تشکیل نانولوله های یخی می شوند. سپس، تأثیر محصورکنندگی بر ‏نانولوله ی یخی و برخی خوشه های آب با پارامترهای ‏nmr‏ و ‏nqr، که به صورت تجربی قابل حصول ‏هستند، تحلیل شد. این یافته ها امید به استفاده از پارامترهای ‏nmr‏ و ‏nqr‏ برای بررسی گذار فاز در ‏محیط نانو ‏ ها را تقویت نمودند. ‏ در بخش دوم، پیکربندی، چگالی ظاهری، پیوند هیدروژنی و جهت گیری آب محصورشده در ‏نانولوله های کربید سیلیکون (‏swsicnt‏) با شبیه سازی ‏md‏ مطالعه شده و نخستین مدل سازی برای ‏پیش بینی چگالی آب در این سامانه ها ارائه شده است. مولکول های آب محصورشده درون ‏swsicntها، بسته به قطر نانولوله ها، می توانند ساختارهای سیم- مانند، لایه ای و یا توده ای تشکیل ‏دهند. جهت گیری گشتاور دوقطبی مولکول های آب اولین نشانه از تأثیر کایرالیته بر پیکربندی آب ‏محصورشده و چگونگی نفوذ آن است.‏ در بخش پایانی، ابتدا سازوکار نفوذ آب درون ‏swsicntهای مطالعه و برای نخستین بار روشن ‏گردید که نفوذ آب درون ‏swsicntهای باریک، سریع تر است و سازوکار متفاوتی نسبت به انواع ‏کربنی دارد. سپس، تأثیر تغییر دما بر ویژگی های ایستایی و پویای آب درون ‏swsicntها مطالعه شد. ‏نتایج این بخش همگی حاکی از گذار فاز‏ مرتبه اول آب محصورشده در این نانولوله ها هستند و نشان ‏می دهند که دمای ذوب نانولوله های یخی محصورشده درون ‏swsicntها از نمونه های متناظر کربنی ‏کمتر است. بنابراین این سامانه ها می توانند در محیط های با دمای پایین آب را مایع نگه دارند.‏