بررسی ذخیره سازی هیدروژن بر روی نانولوله ی سیلیکون کربید تحت میدان الکتریکی خارجی با روش محاسباتی DFT

پژوهش های کاربردی در شیمی

مقاله 7، دوره 5، شماره 4، اسفند 1390، صفحه 57-68   

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

احسان معصومیان^* ؛ سید مجید هاشمیان زاده

دانشکده ی شیمی، دانشگاه علم و صنعت ایران، تهران، ایران

چکیده

با استفاده از محاسبات تابع چگال جذب هیدروژن بر روی نانولوله سیلیکون کربید تحت میدان های الکتریکی در گستره های 0 تا 0/015 a.u. و 0 تا a.u. 0/025 به ترتیب در عرض و طول نانولوله بررسی شده است. هنگامی که هیدروژن در راستای میدان الکتریکی قرار می گیرد در هر دو جهت مثبت و منفی با افزایش میدان الکتریکی انرژی جذب افزایش می یابد. انرژی جذب در راستای عرضی و جهت مثبت هنگامی که میدان a.u 0/015 اعمال می شود به eV-0/18می رسد. میدان الکتریکی در راستای طولی نانولوله همانگونه که باعث افزایش جذب هیدروژن می شود تأثیر عکس نیز دارد. هرچند که میزان افزایش انرژی جذب هیدروژن از میزان کاهش آن بیشتر است اما برآیند انرژی های جذب در تمام مکان ها مقدار چشمگیری ندارد. اعمال میدان موجب کاهش انرژی گپ شده اما سامانه خاصیت نیم رسانایی خود را در میدان های 0/025 و a.u 0/015 حفظ می کند. با حذف میدان الکتریکی از سامانه گاز و نانولوله آن مولکول هایی که به وسیله ی میدان الکتریکی جذب شده اند از نانولوله جدا می شوند و از این رو میدان الکتریکی به انجام هر دو فرایند جذب و واجذب کمک می کند.

کلیدواژه‌ها

نظریه تابع چگال (DFT)؛ نانولوله سیلیکون کربید؛ میدان الکتریکی؛ انرژی جذب؛ انرژی پایداری عدم استقرار

مراجع

[1] T. M. Flynn, McGraw- Hill Encyclopedia of Science & Technology, 7th edition, New York, MacGraw- Hill, Vol. 10, pp-106-109, (1992).
[2] A. C. Dillon, K. M. Jones, T. A. Bekkedahl, C. H. Kiang, D. S. Bethune, and M. J. Heben, Nature, vol. 386, pp. 377-379, 1997.
[3] G. Mpourmpakis, G. E. Froudakis, G. P. Lithoxoos, and J. Samios, Nano Letters, vol. 6, pp. 1581-1583, 2006.
[4] X. -H. Sun, C. -P. Li, W. -K. Wong, N. -B. Wong, C. -S. Lee, S. -T. Lee, and B. -K. Teo, Journal of the American Chemical Society, vol. 124, pp. 14464-14471, 2002.
[5] R. Moradian, S. Behzad, and R. Chegel, Physica E: Low-dimensional Systems and Nanostructures, vol. 42, pp. 172-175, 2009.
[6] Jing-xiang Zhao and Yi-hong Ding , Silicon Carbide Nanotubes Functionalized by Transition Metal Atoms: A Density-Functional Study J. Phys. Chem. C 2008, 112, 2558-2564
[7] J.Z., Q.W., and X.C. PNAS , vol. 107, pp. 2801–2806,2010
[8] M. Zhang, Y. H. Kan, Q. J. Zang, Z. M. Su, and R. S. Wang, Chemical Physics Letters, vol. 379, pp. 81-86, 2003.
[9] K. M. Alam and A. K. Ray, Physical Review B, vol. 77, p. 035436, 2008.
[10] M. J. Frisch, G. W. Trucks, H. B. Schlegel, G. E. Scuseria, M. A. Robb, J. R. Cheeseman, J. A. Montgomery, Jr., T. Vreven, K. N. Kudin, J. C. Burant, J. M. Millam, S. S. Iyengar, J. Tomasi, V. Barone, B. Mennucci, M. Cossi, G. Scalmani, N. Rega, G. A. Petersson, H. Nakatsuji, M. Hada, M. Ehara, K. Toyota, R. Fukuda, J. Hasegawa, M. Ishida, T. Nakajima, Y. Honda, O. Kitao, H. Nakai, M. Klene, X. Li, J. E. Knox, H. P. Hratchian, J. B. Cross, C. Adamo, J. Jaramillo, R. Gomperts, R. E. Stratmann, O. Yazyev, A. J. Austin, R. Cammi, C. Pomelli, J. W. Ochterski, P. Y. Ayala, K. Morokuma, G. A. Voth, P. Salvador, J. J. Dannenberg, V. G. Zakrzewski, S. Dapprich, A. D. Daniels, M. C. Strain, O. Farkas, D. K. Malick, A. D. Rabuck, K. Raghavachari, J. B. Foresman, J. V. Ortiz, Q. Cui, A. G. Baboul, S. Clifford, J. Cioslowski, B. B. Stefanov, G. Liu, A. Liashenko, P. Piskorz, I. Komaromi, R. L. Martin, D. J. Fox, T. Keith, M. A. Al-Laham, C. Y. Peng, A. Nanayakkara, M. Challacombe, P. M. W. Gill, B.Johnson, W. Chen, M. W. Wong, C. Gonzalez, and J. A. Pople, Gaussian, Inc., Pittsburgh PA, 2003.

[11] J. A. Sordo, Journal of Molecular Structure, vol. 537, p. 245-251, 2001.