تحقیقات انجام شده در این پایان نامه در دو بخش آورده شده است. در بخش اول، جذب سطحی بر روی سطح جامد از دیدگاه تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات سینتیکی جذب با نگرش های نوین مورد مطالعه قرار گرفته و یک ایزوترم جذب سطحی جدید نیز ارائه شده است. در بخش دوم واکنش no و co بر روی سطح rh(100) مورد مطالعه قرار گرفته است. یک معادله ی جدید برای بررسی سینتیک جذب رقابتی بر روی سطح مشترک جامد – مایع بر اساس روش تئوری آماری سرعت (srt) ارائه شده است. به منظور استخراج معادلات سرعت بر اساس روش srt، پتانسیل شیمیایی اجزای جذب شده برای جذب رقابتی از تابع تقسیم مجموعه ی کانونیکال به دست می آید. نتایج نشان می دهند که داده های سینتیکی برخی از سیستم های تجربی تطابق خوبی با معادله ی جدید سینتیکی جذب رقابتی دارند. همچنین سینتیک جذب سطحی حل شونده ی تکی در سطح مشترک جامد- مایع با استفاده از روش تئوری آماری سرعت (srt) در دو شرایط حدی زمان های اولیه ی جذب سطحی و نزدیک به تعادل مطالعه گردید. یک معادله ی سینتیک جدید برای جذب سطحی در زمان های اولیه بر اساس روش srt ارائه شده است. برای نخستین بار اثبات تئوری برای معادله ی سرعت شبه مرتبه ی اول اصلاح شده (mpfo)، بر مبنای روش srt ارائه گردید. با استفاده از داده های عددی شبیه سازی شده (t; q) بر مبنای معادله ی سرعت srt، نشان داده شد که معادله ی سرعت جدید برای زمان های اولیه در گستره ی زمانی طولانی-تری نسبت به معادله ی قبلی q بر حسب کاربرد دارد. همچنین تجزیه و تحلیل داده های سینتیکی ساختگی نشان داد که به کار بردن معادله ی mpfo در کل زمان جذب باعث ایجاد خطاهای بزرگی در مقدار پیش بینی شده ی مقدار ماده ی جذب شده در زمان های اولیه ی جذب می گردد. نتایج این مطالعه ی تئوری با به کار بردن یک سیستم تجربی تأیید گردید. در این پروژه روش تئوری آماری سرعت (srt) برای بررسی سینتیک واجذب در سطح مشترک جامد- مایع نیز به کار برده شده است. بر اساس روش srt دو معادله برای سینتیک واجذب در زمان های اولیه ی به دست آمده و مقایسه بین این دو معادله ی سرعت، با استفاده از داده های عددی شبیه سازی شده (t; q) بر مبنای معادله ی سرعت srt صورت پذیرفته است. با استفاده از داده های تجربی نشان داده شد که معادله ی سرعت srt، به خوبی داده های سینتیکی واجذب را تحلیل می کند. همچنین در این پروژه یک معادله ی ایزوترم جدید جذب رقابتی برای مخلوط دوتایی موادی که بیش از یک سایت را بر روی سطح اشغال می کنند، بر مبنای ترمودینامیک آماری استخراج گردید. این معادله ی ایزوترم جدید، اطلاعاتی در مورد ساختار جذب شونده ها بر روی سطح ارائه می نماید. سرانجام نتایج این مطالعات تئوری با تحلیل داده های دو سیستم تجربی و داده های عددی ساختگی مورد بررسی قرار گرفت. در بخش دوم پایان نامه واکنش احیای no به وسیله ی co بر روی سطح rh(100) با روش سینتیک مونت کارلو شبیه سازی گردید. در این مدل با استفاده از یافته های تجربی طیف tpd، مکانیسم واکنش و پارامترهای سینتیکی مراحل بنیادی به دست آمد. دیاگرام های فاز محاسبه شده برای واکنشno + co ، شرایط مناسب برای این واکنش را نشان می دهد. تغییرات سرعت واکنش ها و پوشش های جذب شونده با کسر مولی های مختلفی از no در فاز گازی در دو دمای متفاوت 525 و k725 با استفاده از این مدل محاسبه گردید.

در این پژوهش مکانیسم سینتیکی واکنش آنزیمی (که در اندازه گیری گونه های اکسیژن فعال استفاده شده است) و هم چنین مکانیسم تولید ros به وسیله تابش دهی اکسیدهای تیتانیم، زیرکونیم و روی با استفاده از روش شبیه سازی سینتیک مونت کارلو به دست آمده است. هم چنین ثابت های سرعت مربوط به هر مرحله از واکنش های مذکور به دست آمده است.

در این پایان نامه جذب سطحی بر روی سطوح جامد نا همگن از دیدگاه تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است. با در نظر گرفتن نا همگنی سطح جامد معادلات ایزوترم جدیدی برای جذب سطحی چند لایه بر روی سطوح جامد در حالت تعادل ارائه شده است. سپس معادلات ایزوترم به دست آمده برای بررسی جذب سطحی چند لایه در مرز بین دو فاز گاز- جامد به وسیله ی چند سیستم تجربی مورد بررسی قرار گرفت و مقایسه ای بین معادلات ارائه شده با معادله ی bet و لانگمویر ارائه گردید. معادلات جدید در مقایسه با معادله ی ایزوترم لانگمویر و bet نتایج نزدیکتری را نسبت به داده های تجربی نشان می دهند که تأییدی بر صحت و کاربرد معادلات ایزوترم به دست آمده برای بررسی جذب سطحی چند لایه بر روی سطوح جامد می باشد. در ادامه کاربرد هر یک از معادلات ایزوترم به دست آمده برای بررسی جذب سطحی چند لایه در مرز بین دو فاز مایع-جامد به وسیله ی چند سیستم تجربی مورد بررسی قرار گرفت و مقایسه ای بین معادلات ارائه شده و معادله ی لانگمویر و bet ارائه گردید. معادلات جدید درمورد جذب سطحی چند لایه در مرز بین دو فاز مایع-جامد نیز در مقایسه با معادله ی ایزوترم لانگمویر و bet نتایج نزدیکتری را نسبت به داده های تجربی نشان می دهند که تأییدی بر صحت و کاربرد معادلات ایزوترم به دست آمده برای بررسی جذب سطحی چند لایه بر روی سطوح جامد می باشد. کلمات کلیدی: 1.جذب سطحی چند لایه 2.تعادل 3.ناهمگنی سطوح 4.ایزوترم bet 5.سطح جامد

در این پایان نامه، سینتیک جذب سطحی بر روی سطوح جامد از دیدگاه تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است. در اینجا سینتیک جذب سطحی به عنوان یک فرآیند فرکتالی در نظر گرفته شده است. سپس با تلفیق معادله ی سینتیکی لانگمویر و معادله سینتیکی شبه فرکتالی، یک معادله ی سینتیکی جدیدی برای جذب سطحی بر روی سطوح جامد ارائه شده است. معادله ی سینتیکی به دست آمده به وسیله ی چند سیستم تجربی جذب سطحی بر روی سطح گرافن و نانولوله ی کربنی مورد بررسی قرار گرفت. در پایان مقایسه ای بین معادله ی ارائه شده و معادلات سینتیکی لانگمویر، شبه مرتبه ی اول و شبه مرتبه ی دوم ارائه گردید. معادله ی سینتیکی جدید در مقایسه با معادلات سینتیکی لانگمویر، شبه مرتبه ی اول و شبه مرتبه ی دوم نتایج نزدیکتری را نسبت به داده های تجربی نشان می دهد. این نتایج تأییدی بر صحت و کاربرد معادله ی سینتیکی به دست آمده برای بررسی جذب سطحی بر روی سطح گرافن ها و نانولوله های کربنی می باشد.

امروزه آلودگی ناشی از ترکیبات آلی سمی در محیط های آبی، برای سلامت انسان و محیط زیست یک نگرانی جدی است. برای حذف این آلاینده ها چندین روش مورد بررسی قرار گرفته است که یکی از آن ها اکسیداسیون می-باشد. از ازن با توجه به توانایی بالای آن در اکسیداسیون آلاینده های آلی استفاده می شود .ازن کافت یک روش مناسب برای حذف آلودگی محسوب می شود. اما تحقیقات نشان می دهد که استفاده از ازن به تنهایی نمی تواند سرعت و بازده ی بالایی داشته باشد. ازن کافت و اکسیداسیون را می توان با استفاده از یک کاتالیزگر مناسب توسعه داد. کاربرد نانو ذرات فلزات واسطه به عنوان کاتالیزگر بسیار مورد توجه قرار گرفته است در نانو ذرات، کسر مهمی از اتم های ذره با ابعاد نانومتر در سطح قرار دارند. این خاصیت در فرآیند هایی که پارامتر میزان مساحت سطح بر آن ها تاثیرگذار است، مانند کاتالیزگری تاثیر به سزایی دارد. نسبت سطح به حجم بیشتر نانو کاتالیزگر ها در مقایسه با سایر کاتالیزگر ها، کارایی آن ها را افزایش داده است. چرا که فعالیت نانو کاتالیزگر ها بیشتر و استفاده از آن ها برای فرآیند های شیمیایی مطلوب تر می باشد. یافتن مکانیسم واکنش ها به درک بهتر و تجزیه و تحلیل آن ها کمک می کند. با پیشرفت توان محاسباتی رایانه های امروزی نقش تئوری شبیه سازی و مدل سازی در درک و توسعه ی واکنش ها اهمیت روز افزون یافته است. یکی از این روش های محاسباتی، شبیه سازی است. شبیه سازی تقلید از یک فرآیند واقعی است که ویژگی های کلیدی آن فرآیند را دارا می باشد. شبیه سازی های رایانه ای سه دسته هستند. شبیه سازی اتفاقی و جبری، شبیه سازی پیوسته و ناپیوسته و شبیه سازی موضعی یا توضیعی. برای نمونه می توان به شبیه سازی سینتیکی مونت کارلو اشاره کرد که از انواع شبیه سازی اتفاقی می باشد. روش مونت کارلو یک الگوریتم محاسباتی است که از نمونه گیری تصادفی برای محاسبه ی نتایج استفاده می کند. روش های مونت کارلو برای شبیه سازی سیستم های فیزیکی و ریاضی به کار می رود. شبیه سازی سینتیک مونت کارلو ابزار قدرتمندی است که به شبیه سازی مکانیسم واکنش ها و بررسی پارامتر های سینتیکی آن ها می پردازد .این شبیه سازی علاوه بر توصیف نتایج آزمایشگاهی رفتار سیستم را تحت شرایطی که هنوز در آزمایشگاه انجام نشده است، پیش بینی می کند. یافتن مکانیسم انواع واکنش کمک می کند بتوانیم با دید عمیق تر نگاه کرده و واکنش هایی را که نقش موثر تری در مکانیسم دارند کنترل کنیم. هدف از این تحقیق، یافتن مکانیسم و پارامتر های سینتیکی ازن کافت برخی از ترکیبات آلی در حضور نانو-کاتالیزگر روی اکسید می باشد. در این پروژه مکانیسم واکنش ازن کافت برخی ترکیبات آلی در غلظت های مختلف نانو-کاتالیزگر روی اکسید، با استفاده از روش شبیه سازی سینتیک مونت کارلو به دست خواهد آمد. سپس پارامتر های سینتیکی فرآیند با توجه به داده های تجربی مورد بررسی قرار خواهد گرفت تا تطابق خوبی بین داده های تجربی و محاسباتی به وجود آید. در نهایت با توجه به نتایج به دست آمده، اثر غلظت مواد اولیه بر روی سرعت واکنش مورد بررسی قرار خواهد گرفت

تحقیقات انجام شده در این پایان نامه در دو بخش می باشد. در بخش اول، جذب سطحی گازها بر روی سطح جامدات از دیدگاه تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است و یک ایزوترم جذب سطحی جدید برای جذب در حالتی که جذب شونده ها به شیوه های مختلف روی سطح قرار می گیرند، اثبات گردید. ایزوترم جدید با استفاده از دو روش ترمودینامیک کلاسیک و ترمودینامیک آماری اثبات شده است. سپس این مطالعه ی تئوری با به کار بردن چند سیستم تجربی تایید گردید. در بخش دوم جذب سطحی رنگ های کریستال بنفش، متیلن آبی، متیل نارنجی و رودامین b بر روی کربن فعال بررسی شده است. همچنین کارایی معادلات شبه مرتبه ی اول و شبه مرتبه ی اول اصلاح شده برای بررسی سینتیک فرآیند جذب سطحی در زمان های اولیه و زمان های نزدیک به تعادل مورد مطالعه قرار گرفت. با استفاده از داده های سینتیکی به دست آمده نشان داده شد که معادله ی سرعت شبه مرتبه ی اول در زمان های اولیه کاربرد بیشتری نسبت به معادله ی شبه مرتبه ی اول اصلاح شده دارد.