پديد آورنده :
دقوقي، پرديس
عنوان :
بررسي نظري كارايي كاتاليست تك اتمي موليبدن و دو اتمي موليبدن - نيكل روي بستر گرافاين بر واكنش توليد هيدروژن
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
دوازده، 55ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
گرافاين , موليبدن , نيكل , كاتاليست تك اتمي , كاتاليست دو اتمي , واكنش آزادسازي هيدروژن , شيمي محاسباتي
تاريخ ورود اطلاعات :
1402/11/03
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1402/12/07
چكيده فارسي :
در اين پژوهش با قراردادن تك اتم موليبدن و تك اتم¬هاي موليبدن و نيكل با چندگانگي اسپين مختلف روي بستر گرافاين بهينه شده در دو جايگاه: جايگاه c در بالاي مركز و جايگاه eدر وسط حلقه¬هاي مثلثي شكل موجود در كناره‌هاي گرافاين، كاتاليست¬هاي تك اتمي و دو اتمي طراحي شدند. سپس كارايي اين دو كاتاليست به‌عنوان كاتاليست¬هايي با عملكرد بالا و مقرون‌به‌صرفه در فرايند HER به‌صورت نظري مورد بررسي قرار گرفت. به‌منظور يافتن پايدارترين ساختار، محاسبات بهينه‌سازي براي تمامي ساختارها با روش M06-2X و مجموعه پايه def 2SV انجام شد. در ادامه، با توجه به داده¬هاي مربوط به انرژي جذب، پارامترهاي ساختاري، انرژي اوربيتال¬هاي مولكولي و پارامترهاي واكنش¬پذيري استخراج شده از ساختارهاي بهينه شده، ميزان پايداري و تفاوت انرژي ساختارها مورد مقايسه و بررسي قرار گرفت. همچنين محاسبات NBO به‌منظور يافتن قوي¬ترين انرژي اغتشاش مرتبه دوم (E2) برهم¬كنش¬ها و انتقالات اوربيتال-هاي دهنده و پذيرنده الكترون و محاسبات حلال به‌منظور بررسي پايداري و كارايي ساختارها در حلال¬هاي آب و متانول نيز براي ساختارهاي بهينه شده انجام شد. نتايج به‌دست‌آمده نشان داد در كاتاليست‌هاي تك اتمي و دو اتمي، هنگامي كه اتم موليبدن و اتم‌هاي موليبدن - نيكل با چندگانگي اسپين 3 در جايگاهe گرافاين قرار گيرند يعني ساختارهاي gm-e-m3 و gmn-e-m3 پايدارترين ساختارها هستند. در نتيجه، مكانيسم HER روي بستر اين دو كاتاليست منتخب مورد تحليل و بررسي قرار گرفت. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده و مقايسه بين كاتاليست تك اتمي موليبدن و كاتاليست دو اتمي موليبدن - نيكل، مشخص شد كاتاليست دو اتمي موليبدن - نيكل در مكانيسم HER در هر دو فاز گازي و حلال از عملكرد مطلوب¬تري برخوردار است.
چكيده انگليسي :
In this study, by doping molybdenum single atom and molybdenum and nickel single atoms with different spin multiplicities on the optimized graphyne substrate in two sites: one site above the center and one site in the center of the triangular rings on the sides of the graphyne, the single atom catalyst and dual atom catalyst were designed. Then, the efficiency of these two catalysts as high-performance and cost-effective catalysts in the HER mechanism were theoretically investigated. In order to find the most stable structure, optimization calculations were performed for all structures with M06-2X method and def 2sv basis set. Further, according to the data related to adsorption energy, structural parameters, energy of molecular orbitals and reactivity parameters obtained from the optimized structures, the stability and energy difference of the structures were compared and investigated. Also, NBO calculations in order to find the strongest second-order perturbation energy (E2) of interactions and transitions of electron donor and acceptor orbitals and solvent calculations in order to investigate the stability and efficiency of structures in water and methanol solvents for optimized structures were performed. The obtained results showed that in single atom catalyst and dual atom catalyst, when molybdenum atom and molybdenum-nickel atoms with multiplicity of spin 3 are doped in the e site of graphyne, which means gm-e-m3 and gmn-e-m3 structures are the most stable structures. As a result, the HER mechanism on the bed of these two selected catalysts was investigated. According to the obtained results and the comparison between the molybdenum single atom catalyst and the molybdenum-nickel dual atom catalyst, it has been found that the molybdenum-nickel dual atom catalyst has a better performance in the HER mechanism in both gas and solvent phases.
استاد مشاور :
سياوش كاظمي موحد
استاد داور :
حسين فرخ پور , عليرضا نجفي چرمهيني
