15778

1626 دكتري

دكتري

شيمي فيزيك

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

هشت، 221ص.: مصور، جدول، نمودار

عزت كشاورزي

عباس حلمي، محمد محسن مومني

الهه كفشدار گوهرشادي، محمد ژياني، حسين فرخ پور

1399/07/04

كتابنامه

شيمي

شيمي

1399/07/05

2636983

1 چكيده در اين رساله جذب انتخابي يون مخالف بار ديوار درون حفرهي كروي باردار با استفاده از نظريهي تابعي چگالي مطالعه شده است در پتانسيلهاي الكتريكي كم يونهاي مخالف بار ديوار در كنار ديوار تجمع مييابند و يونهاي موافق بار ديوار به دليل دافعهي الكترواستاتيك ترجيح ميدهند در مركز حفره تجمع داشته باشند در پتانسيل الكتريكي زياد بهطور ويژه يونهاي مخالف بار ديوار درون حفره جذب ميشوند در اين شرايط ميتوان از حفرههاي كروي باردار به عنوان يك ابزار انتخابگر يونهاي بار مخالف استفاده كرد منحني ظرفيت در يك غلظت ثابت براي حفرههاي بزرگ شكل كوهاني دارد و با كاهش اندازهي حفره شكل زنگولهاي نشان ميدهد در غلظت ثابت اين تبديل شكل با كاهش اندازهي حفره صورت ميپذيرد تبديل شكل در يك حفره با اندازهي ثابت نيز با افزايش غلظت الكتروليت مشاهده ميشود با بزرگتر شدن حفره تبديل شكل در غلظتهاي بيشتر اتفاق ميافتد نتايج اين رساله نشان ميدهد كه كميت فشردگي الكتروليت در غلظت تبديل شكل بدون در نظر گرفتن اندازهي حفره تقريبا برابر با 2 3 است افزايش اندازهي حفره سبب افزايش ظرفيت اليهي دوگانه الكتريكي ميشود اگرچه در حفرههاي به اندازهي كافي بزرگ حدود 31 برابر قطر مولكول ظرفيت تغيير چنداني با اندازهي حفره نميكند بهطوريكه مقدار ظرفيت ويژهي انتگرالي براي تمام اندازههاي حفره براي الكتروليت متقارن در غلظت 52 2 موالر در پتانسيلهاي الكتريكي كم برابر با 1 2 فاراد بر متر مربع است بررسي اثر انحراف از اصل خنثي بودن بار الكتريكي برروي شكل منحني ظرفيت نشان ميدهد هنگاميكه پارامتر خنثي بودن بار الكتريكي بر حسب بار سطحي كاهش يابد شكل منحني ظرفيت زنگولهاي شكل است در حاليكه شكل كوهاني منحني ظرفيت هنگامي مشاهده ميشود كه منحني پارامتر خنثي بودن بار الكتريكي داراي بيشينه مقدار در بار سطحي غير صفر باشد از آنجاييكه خازن اليهي دوگانهي الكتريكي بهصورت جمع سري خازنهاي اشترن و نفوذ است تعيين سهم ظرفيت هر كدام از اين خازنها در ظرفيت كل در شرايط مختلف حفره و الكتروليت داراي اهميت است براي الكتروليتهاي با يون مخالف دو ظرفيتي عالمت پتانسيل زتا با پتانسيل الكتريكي تغيير ميكند اين تغيير عالمت نشان دهندهي اين است كه پتانسيل زتا در پتانسيل الكتريكي خاصي از صفر ميگذرد كه منجر به بي نهايت شدن ظرفيت نفوذ و در نتيجه صفر شدن سهم آن در ظرفيت كل ميشود همچنين مطالعهي ضخامت اليهي اشترن در مورد الكتروليت داراي يونهاي غيرهماندازه نشان ميدهد كه در بارهاي سطحي كم يونهاي كوچكتر در كنار ديوار حفره حضور دارند در صورتيكه با افزايش بار سطحي يونهاي موافق با بار ديوار علي رغم كوچك بودن از كنار ديوار حفره رانده شده و فقط يونهاي مخالف بار ديوار حضور دارند با بزرگتر شدن يونها در بار سطحي بيشتري اين اتفاق ميافتد در اين رساله با نظريه تابعي چگالي معادلهي پتانسيل الكترواستاتيكي متوسط با توجه به مفاهيم الكترواستاتيكي و ترموديناميكي به دست آمده است كه برابر با حل معادلهي پويسن است با اين روش در مختصات كروي همه جمله هايي كه در پتانسيل الكترواستاتيكي متوسط ظاهر ميشود قابل تفسيراست كلمات كليدي نظريهي تابعي چگالي مدل اوليهي محدود شده مدل اوليه پتانسيل الكترواستاتيكي متوسط جذب انتخابي يون جذب سطحي اضافه تبديل منحني كوهاني زنگولهاي پارامتر خنثي بودن بار الكتريكي ظرفيت اليهي نفوذ ظرفيت اشترن پتانسيل زتا

116Investigation of electric double layer capacitors and selective ion adsorption in spherical cavities of porous electrodes by density functional theory Isfahan University of Thechnology Mahsa Abareghi m abareghi@ch iut ac ir September 2020 Department of Chemistry Isfahan University of Thechnology 84156 83111 Ishafan IranSupervisor Ezat Keshavarzi keshavrz@iut ac irAdvisor Abas HelmiAdvisor Mohammad mohsen Momeni Department of Chemistry Isfahan University of Thechnology 84156 83111 Ishafan IranAbstract Ion selectivity studied by Density Functional Theory at the Restricted Primitive andPrimitive Models inside charged spherical cavities Results show that at lower electricpotentials counterions accumulate at the wall while coions prefer to aggregate in the middle ofthe cavity The capacitance curve has a camel shape at low concentration while a transition isobserved from camel to bell shape with increasing concentration Also at constant concentrationthis transition happened with decreasing the cavity size The effect of electro neutralitydeviation in small charged cavities on the shape of the capacitance curve show that thecapacitance curve has a bell shape when electro neutrality parameter decreases with surfacecharge The diffuse potential and diffuse capacitance is strongly affected by ion charge As thesign of diffuse potential changes with electric potential depending on concentration forelectrolytes with divalent counter ions It causes that the diffuse potential passes from zerowhich leads to an infinite value for diffuse capacitances The studies of asymmetric electrolytesfor determination of stern capacitance shows that at a constant concentration is a certain surfacecharge which the stern thickness changes from half diameter of coion to half diameter ofcounterion when the size of counterion is larger than coion Keywords Density Functional Theory Ion selectivity Camel bell curve transition Diffusepotential Stern thickness

عزت كشاورزي

عباس حلمي، محمد محسن مومني

الهه كفشدار گوهرشادي، محمد ژياني، حسين فرخ پور