بررسي جذب و مكانيسم واكنش گازهايNOx بر روي سطح نانو لايه هاي بور نيتريدي آلاييده شده، به روش محاسبه مكانيك كوانتومي

كارشناسي ارشد

آلودگي هوا يكي از مسائل مهم در جهان است، كه منجر به بروز مشكلاتي براي انسان¬ها و جانداران مي-شود. يكي از سمي¬ترين آلاينده¬هاي هوا اكسيدهاي نيتروژن هستند. از ميان هفت اكسيد نيتروژن شناخته شده موجود در محيط، اكسيد نيتريك (NO) و دي اكسيد نيتروژن(NO2) از آلوده كننده¬هاي مهم هوا به¬شمار مي¬روند. در واقع NO2 هم آلاينده اوليه و هم ثانويه است و بالاترين غلظت را در هواي آزاد دارد. بسيار خطرناك¬ و براي سلامتي انسان و محيط زيست مضر مي¬باشد. به دليل اثرات مخرب گاز NO2، راه-حلي براي حذف اين گازها مورد توجه و بررسي متخصصان قرار گرفت. يكي از اين راه¬حل¬ها كاهش گاز NO2 به گاز كم خطر¬تري مثل NO است. اين فرآيند مي¬تواند با استفاده از كاتاليزورها انجام شود. از جمله كاتاليزورهايي كه مورد بررسي پژوهشگران قرار گرفت، نانو صفحات گرافن و بور نيتريد بود. گرافن و بور نيتريد به تنهايي واكنش پذيري زيادي ندارند اما با اعمال اثر نقص و داپ مي¬توانند كاتاليزور خوبي براي انجام اين فرآيندها باشند. كاربرد بالقوه نانو صفحات بور نيتريد داپه شده با عناصر مختلف به عنوان كاتاليزور براي مكانيسم جذب و كاهش آلاينده¬هاي NOX با استفاده از محاسبات DFT مورد بررسي قرار گرفته است. در اين پژوهش جذب گازهاي NO2 و CO بر روي نانو صفحه¬ي بورنيتريد و بورنيتريد داپه شده با عناصر C، SiوGe مورد مطالعه قرار گرفت. بستر بور نيتريد داپه شده ويژگي¬هاي انتقال بار و واكنش پذيري را افزايش مي¬دهد و باعث افزايش راندمان كاتاليزوري براي واكنش كاهش مي¬شود. نتايج نشان مي¬دهد كه مولكول¬هاي NO2 و CO به¬طور قابل توجهي روي بستر ذكر شده جذب شيميايي مي-شوند. همينطور بررسي واكنش كاهش گاز NO2 بر روي بستر بور نيتريد داپه شده با اتم Si به روش محاسبات نظريه¬ي تابعيت چگالي (DFT) انجام گرفت. مكانيسم كاهش گاز NO2 در حضور گاز CO بر روي نانو صفحه¬ي بور نيتريد داپه شده با Si طي دو مرحله انجام مي¬شود. كه منجر به توليد گاز كم خطرتر NO وCO2 مي¬گردد. مقادير انرژي فعال¬سازي به¬دست آمده از دو مكانيسم¬ نشان مي¬دهد محصول به¬دست آمده از نظر ترموديناميكي مساعد بوده و واكنش¬ها در دماي محيط صورت مي¬گيرند. محاسبات DFT با استفاده از مدل DMol3 از نرم افزار Material Studio انجام شده است. واژه‌هاي كليدي: نانو صفحه¬ي بور نيتريد، جذب گازNOX ، مكانيسم كاهش، محاسبات DFT

193122

دانشگاه علم و صنعت ايران

شيمي فيزيك

دكتر سيد مرتضي موسوي خوشدل