داود فرمان زاده

در این تحقیق جذب گازهای کربن دی اکسید و نیتروژن بر روی چارچوب فلز-آلی HKUST-1 خالص و تقویت شده با کاتیون های لیتیم (HKUST-1- Li8، HKUST-1- Li16 و HKUST-1- Li32) با استفاده از محاسبات شبیه سازی مولکولی و مکانیک کوانتومی مطالعه شد. ابتدا موقعیت تعادلی کاتیون در چارچوب فلز-آلی تقویت شده و بار های جزئی اتم ها در چارچوب فلز-آلی خالص و تقویت شده با استفاده از محاسبات کوانتومی تعیین می شود. ایزوترم جذب، گرمای جذب همپوششی و بیشترین احتمال مکان جذب کربن دی اکسید و نیتروژن با استفاده از شبیه سازی های مجموعه بندادی بزرگ مطالعه شد. نتایج شبیه سازی جذب کربن دی اکسید بر روی HKUST-1 در دمای 313 کلوین توافق خوبی را با همدمای جذب تجربی گزارش شده، نشان داد که تأیید کننده صحت مدل اتمی و میدان نیروی مورد استفاده در این تحقیق است. در ادامه جذب گازهای کربن دی اکسید و نیتروژن بر روی چارچوب فلز آلی HKUST-1خالص و تقویت شده با کاتیون های لیتیم با استفاده از شبیه سازی های مجموعه بندادی بزرگ بررسی شد. نتایج نشان داد که تقویت HKUST-1با استفاده از این کاتیون ها ظرفیت جذب CO2 و N2 روی چارچوب فلز-آلی را افزایش داد. علت افزایش جذب کربن دی اکسید و نیتروژن پس از تقویت کردن ساختار با کاتیون های لیتیم به دلیل افزایش بر همکنش الکترواستاتیکی (افزایش انرژی پیوندی) بین گاز های جذب شده و کاتیون های لیتیم می باشد. همچنین کاتیون های لیتیم به عنوان مکان های اضافی جذب عمل می کنند. در نهایت چگالی احتمال مولکول های جذب شده بر روی چارچوب فلز-آلی HKUST-1 خالص و تقویت شده با کاتیون های لیتیم نشان می دهد که موقعیت های ارجح جذب، به ترتیب در حفره های کوچک کناری و اطراف کاتیون های لیتیم است.