عنوان پایان‌نامه
مطالعه سطح مشترک مایعات یونی /تیتان وآب / تیتان به وسیله ی شبیه سازی دینامیک مولکولی
- رشته تحصیلی
- شیمی فیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6293;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75648;کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 6293;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 75648
- تاریخ دفاع
- ۰۸ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- ساناز ملالی
- استاد راهنما
- معصومه فروتن
- چکیده
- در کار پژوهشی حاضر به بررسی رفتار برخی از سیالات در مجاورت نانو کریستال تیتان با رویکرد شبیه‌سازی دینامیک مولکولی پرداخته می‌شود. ابتدا به بررسی رفتار یک قطره مایع یونی متشکل از یک کاتیون 1-بوتیل-3-متیل ایمیدازولیوم و آنیون هگزافلوئوروفسفات، بر روی بستر تیتانیوم دی‌اکسید می‌پردازیم. نتایج شبیه‌سازی نشان داد که در مجاورت سطح فوق، یک‌لایه غنی از کاتیون وجود دارد که روی سطح گسترده شده است و یک حالت ترشوندگی زیاد روی سطح متراکم تیتانیوم دی‌اکسید ایجاد کرده‌اند، همچنین حلقه‌های ایمیدازولیوم کاتیون‌های مایع یونی به‌موازات سطح قرار می‌گیرند اما نحوه‌ی قرارگیری آن‌ها در لایه‌ی دوم به‌صورت عمودی است که چنین موقعیت حلقه‌ها، منجر به قرار گرفتن استخلاف های بوتیل حلقه در بالای لایه اول می‌شود و یک فضای نسبتا خالی را ایجاد می‌کند. در فضای بالاتر از آن، نحوه‌ی قرارگیری یون‌ها به‌صورت دایروی شکل هست که به یک حالت غیر ترشوندگی مایع یونی اشاره می‌کند. بخش دیگر پایان‌نامه حاضر، رفتار تفکیک آب روی سطح تیتانیوم دی‌اکسید بدون نقص و نقص دار با استفاده از شبیه‌سازی دینامیک مولکولی فعال بررسی شده است. با توجه به نقشه‌ی کرانه‌ی یک مولکول آب نسبت به بستر نقص دار مشاهده شده است با ایجاد نقص، انرژی الکتروستاتیکی مولکول‌های اکسیژن در اطراف نقص‌ها کاهش می‌یابد و واکنش‌پذیری بستر افزایش می‌یابد به گونه‌ای که پراکندگی مولکول‌ها در نقص‌ها و اطراف نقص‌ها مشاهده می‌شود درحالی‌که در حالت بدون نقص مولکول‌ها در یک مکان متمرکز و جذب می‌شوند. همچنین با محاسبه‌ی پروفایل دانسیته نیز مشاهده شد پراکندگی، جذب و تفکیک مولکول‌های آب در بستر نقص دار بیشتر اتفاق می‌افتد. کلمات کلیدی: آب، تیتانیوم دی‌اکسید، شبیه‌سازی دینامیک مولکولی، مایعات یونی، میدان نیروی Reaxff
- Abstract
- In current thesis, the behavior of fluids on nanocrystal titanium (rutile) by molecular dynamics simulation were examined. First, the behavior of ionic liquid droplet consisting of 1-butyl-3-methyl imidazolium cation and organic anion hexaflourophosphate on titanium dioxide surface was studied. The simulation details showed that in vicinity of TiO2 surface, a layer of more cations are spread on the surface and it has created the wettability on the dense titanium dioxide. Also the imidazole ring of cation is parallel to the surface but in the second layer the imidazole ring tends to be perpendicular to the surface. This leads to the butyl chains staying on top of the first layer and it causes an empty space of ions. In the space above, distribution of ions are in circular form that refers to the non-wettability of ionic liquid. In the other part of this thesis, the dissociation behavior of water molecules on defect-free and defective titanium dioxide by reactive molecular dynamics simulation were studied. According to the contour map of a water molecule on the defective surface, the electrostatic energy of oxygen molecules, in vicinity of defects reduces and reactivity of defective surface increases. Also scattering of water molecules were observed around and on the defects, while in a perfect surface, water molecules are absorbed in a centralized location. Also it was observed that by calculating the density profile, scattering, absorption and dissociation of water molecules in different parts of the defective surface can occur. Keywords: Ionic liquids, Molecular dynamic simulation, Reaxff force field, TiO2, Water.
