شماره مدرك :
20859
شماره راهنما :
2430 دكتري
پديد آورنده :
فلاحي، پريا
عنوان :

پارامترسازي جديد DFTB به منظور مطالعه نظري برهمكنش‌ مولكول آب با نانوساختارهاي فلزي و تأثير تشكيل ايزوكربونيل بر فعال‌سازي پيوند C-O در مولكول كربن مونوكسيد

مقطع تحصيلي :
دكتري
گرايش تحصيلي :
شيمي فيزيك
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع :
1404
صفحه شمار :
هشت، 128ص. : مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها :
نظريه تابعي چگالي تنگابست , پارامترسازي , خوشه هاي طلا و نقره , نانوسطوح طلا و نقره , جابجايي گاز - آب , دوسردندانه , ايزوكربونيل
تاريخ ورود اطلاعات :
1404/09/23
كتابنامه :
كتابنامه
رشته تحصيلي :
شيمي
دانشكده :
شيمي
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1404/10/16
كد ايرانداك :
23190309
چكيده فارسي :
اين رساله با هدف توسعه‌ي روش‌هاي محاسباتي و شناسايي عوامل كليدي در بهبود كارايي واكنش‌هاي كاتاليستي و سامانه‌هاي فلز - آب تدوين گرديد. در بخش نخست، يك پارامتر‌سازي نوين براي مطالعه‌ي سامانه‌هايO2H-Au ارائه شد كه بر پايه‌ي توليد جفت‌پارامترهاي جديد با استفاده از ماژول DFTB در نرم‌افزار Materials Studio 2020 بنا گرديد. آزمون‌هاي گسترده بر روي خوشه‌ها، سطوح تك‌لايه و دولايه و كمپلكس‌هاي فلز - آب نشان دادند كه كتابخانه¬ي DFTB-AuOH با دقت بالايي ويژگي‌هاي ساختاري و انرژيايي اين سامانه‌ها را بازتوليد كرده و رفتار ديناميكي آن نيز تطابق نزديكي با محاسبات DFT دارد. در ادامه و در بخش دوم اين پژوهش، پارامترسازي مشابهي براي سامانه‌هاي O2H-Ag انجام شد و كتابخانه¬ي DFTB-AgOH معرفي گرديد. نتايج حاصل نشان دادند كه اين كتابخانه ضمن پيش‌بيني صحيح ساختارهاي پايدار و مكان‌هاي جذب مولكول آب بر روي سطوح نقره، در بسياري موارد عملكردي برتر نسبت به پارامترهاي پيشين (DFTB-HYB) ارائه مي‌دهد. در بخش سوم اين پژوهش، تمركز بر واكنش WGS به‌عنوان يكي از فرايندهاي محوري در توليد هيدروژن و توسعه‌ي حامل‌هاي انرژي تجديدپذير قرار گرفت. مطابق مكانيسم شناخته‌شده‌ي اين واكنش، تضعيف پيوند CO نخستين گام تعيين‌كننده در كاهش سد انرژي و تسهيل واكنش است. بر همين اساس، رويكردي نوين بر پايه‌ي بهره‌گيري از خاصيت دوسردندانه‌اي مولكول CO و تشكيل پل ايزوكربونيل با زوج‌هاي اكسيد فلزهاي واسطه و اسيدهاي لوويس دنبال شد. نتايج محاسباتي نشان دادند كه فلزهاي واسطه سنگين مانند Rh، Ir و Ni به‌همراه اسيدهاي لوويس قوي گروه 13 مانند Al، Ga و In بيشترين توانايي را در انتقال بار به اوربيتال ضدپيوندي CO و افزايش طول پيوند آن دارند. در نهايت، زوج‌هايي مانند 3AlCl—CO—2O2Ni ، 3O2Ga—CO—O2Rh و 3O2B—CO—O2Rh به‌عنوان تركيب‌هاي برتر در فعال‌سازي پيوند CO معرفي شدند.
چكيده انگليسي :
This thesis aims to develop computational methods an‎d identify key factors for enhancing the efficiency of catalytic reactions an‎d metal–water systems. In the first part, a novel parameterization for studying Au–H₂O systems was introduced, based on generating new pair parameters using the DFTB module in Materials Studio 2020. Extensive tests on clusters, monolayer an‎d bilayer surfaces, an‎d metal–water complexes showed that the DFTB-AuOH library accurately reproduces the structural an‎d energetic characteristics of these systems, an‎d its predicted dynamic behavior closely aligns with DFT calculations. Subsequently, in the second part of the thesis, a similar parameterization was performed for Ag–H₂O systems, leading to the introduction of the DFTB-AgOH library. The results demonstrated that this library correctly predicts stable structures an‎d adsorption sites of water molecules on silver surfaces, while often outperforming previous parameter sets (DFTB-HYB). In the third part of the thesis, the focus was placed on the WGS reaction as a key process in hydrogen production an‎d the development of high-efficiency renewable energy carriers. According to the known mechanism of this reaction, the weakening of the CO bond constitutes the critical first step for lowering the activation barrier an‎d facilitating the reaction. Accordingly, a novel approach utilizing the bidentate nature of CO an‎d the formation of a carboxyl-bridge (iso-carbonyl) complex with transition metal oxides an‎d Lewis acids was pursued. Computational results showed that heavy transition metals such as Rh, Ir, an‎d Ni, together with strong group 13 Lewis acids like Al, Ga, an‎d In, exhibit the highest ability to transfer charge to the anti-bonding orbital of CO, significantly stretching an‎d weakening the bond. Ultimately, pairs such as AlCl3—CO—Ni2O2, Ga2O3—CO—Rh2O, an‎d B2O3—CO—Rh2O were identified as the most effective combinations for CO bond activation.
استاد راهنما :
حسين فرخ پور
استاد مشاور :
حسن حداد زاده
استاد داور :
رضا اميديان , محسن افتاده , حسين توكل
لينک به اين مدرک :

بازگشت