عنوان پایان‌نامه
بررسی تجربی و نظری جذب برخی گازهابر روی ترکیبات نانو متخلخل MOF بر پایه فلز مس
- رشته تحصیلی
- شیمی فیزیک
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس علوم شماره ثبت: 5259;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 61366
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۲
- دانشجو
- آمنه زارع
- استاد راهنما
- علیرضا عباسی, علیرضا شایسته
- چکیده
- MOF) Metal organic frame work)ها دسته‌ای از مواد هیبریدی نانومتخلخل هستند که از یون‌های فلزی یا کلاسترها و لیگاندهای آلی به عنوان ارتباط دهنده تشکیل شده‌اند. طبیعت تخلخل و کریستالی بودن آنها مهم‌ترین ویژگی‌شان است. خاصیت کاتالیزوری و کاربرد در ذخیره گاز, جداسازی گازها بیوشیمیایی نیز به شکل و اندازه حفره آنها بستگی دارد. شیمی محاسباتی می‌تواند بطور مستقل یا در کنار شیمی تجربی به حل مسائل مختلف بپردازد. شیمی محاسباتی دارای دو جنبه مختلف است اول اینکه می توان از آن به منظور یافتن نقطه شروع برای سنتزهای آزمایشگاهی بهره گرفت. دوم اینکه بررسی‌های محاسباتی می‌تواند امکان وجود مولکول‌های ناشناخته و یا روند واکنش‌هایی که به آسانی امکان مطالعه آزمایشگاهی ندارند را پیش بینی و ارائه کند. و در این پایان‌نامه با استفاده از محاسبات شیمی کوانتومی به بررسی ترمودینامیک جذب گازهای مختلف روی ساختار یک نانومتخلخل پرداخته شده است. روش مورد استفاده، نظریه تابعی چگالی ونرم-افزار محاسباتی ORCA می‌باشد. پس از بهینه‌سازی ساختار نانومتخلخل و حذف حلال گازهای مختلفی را جایگزین آن نموده ایم. ساختارها را بهینه نموده و با توابع مختلف انرژی‌های آنها را محاسبه کردیم. بعد از محاسبات فرکانس کمیت‌های ترمودینامیکی، از جمله آنتالپی، آنتروپی، انرژی آزاد گیبس و انرژی داخلی حاصل شده اند. با توجه به روابط موجود در سینتیک جذب گازها به اندازه‌گیری مقدار جذب شیمیایی گازها روی بستر نانومتخلخل می‌پردازیم. محاسبات انرژی تک نقطه را برای دو ساختار Cu2(tpa)4(CO2)2 و Cu2(tpa)4(CH4)2 با تابعی‌های مختلف انجام داده‌ایم. همزمان این ترکیب نانومتخلخل بطور تجربی سنتز شده و جذب و واجذب دو گاز کربن دی اکسید و متان بر روی بستر نانو متخلخل سنتز شده اندازه‌گیری کردیم
- Abstract
- Over the past decade, attention has been focused on a class of materials called metal–organic frameworks (MOFs), which can be used in gas purification. The structure of MOFs is consisted of on assembly of metallic centers and organic ligands linked by strong covalent bonds. Depending on the metal and organic ligand selected, networks with various pore shape, size, volume and chemistry can be synthesized and thus adapted to the specific needs of the adsorption process considered. The porosity of MOFs, which makes them particularly attractive, is often not fully utilized. Physical adsorption forces in MOFs are not strong enough to retain small molecules such as ammonia due to the low density of atoms in MOF structures and their fully open pore space. In this project, we investigate thermodynamics of adsorption of various gases on one of the MOFs that is based on copper, using computational quantum chemistry. The method is DFT, and the computational software is ORCA. First Cu2( tmp)4(dmf)2 is optimized, and then the solvent (dmf) is removed. By adding various gases such as H2O, NH3, H2S, CO2, NO,COand CH4 to the MOF structure, ?E, ?H, ?S and ?G for the adsorption process were computed. Single point energy was also computed with PBE, PBE0, PW6B95, TPSS, TPSSh and B3LYP functional, for Cu2 (tmp)4(CO2)2 and Cu2 (tmp)4 (CH4)2. The Cu2( tmp)4(dmf)2is synthesized, solvent is removed in addition CO2 and CH4 gases adsorption is measured under the different pressure . For assessing nano- porous (Cu2( tmp)4(dmf)2) the TGA, IR & Single –Crystal XRD is used. Keywords: DFT, Single Point energy, adsorption, optimization.
