نویسندگان
گروه شیمی فیزیک، دانشکده علوم پایه، دانشگاه ملایر، ملایر
چکیده
در این تحقیق با استفاده از نظریه تابع چگالی، پارامترهای الکتریکی، ساختاری، کوانتومی و تشدید مغناطیس هسته‌ای(NMR) مربوط به برهم‌کنش گاز N2O بر روی وضعیت اتم‌های B و P < span dir="RTL"> حالت‌های خالص و آلایش یافته با Si، Ga و SiGa نانولوله آرمچیر(4 و4) بور فسفید(BPNTs) مورد بررسی قرار گرفته است. برای این منظور هفت مدل جذبی را بر روی سطح خارجی نانو لوله بور فسفید در نظر گرفته و سپس تمام ساختارهای مورد مطالعه را با استفاده از روش B3LYP < span dir="RTL"> و توابع بنیادی(d) G 31-6 بهینه نموده‌ایم. ساختارهای بهینه شده برای محاسبه پارامترهای الکتریکی، ساختاری، کوانتومی و NMR مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتایج حاصل نشان می‌دهد که مقادیر انرژی‌های جذب تمام مدل‌های مورد مطالعه منفی بوده، گرماده هستند و از نظر ترمودینامیکی مساعد می‌باشند. هنگامی که گاز N2O از سر اکسیژن خود جذب اتم بور نانولوله گردد، این گاز به اکسیژن اتمی و نیتروژن مولکولی تفکیک می‌شود، در این حالت انرژی جذب بیشتر از سایر مدل‌ها بوده لذا از سایر مدل‌ها نیز پایدارتر است. در مدل‌های جذبیA ، B و C پارامتر سختی کروی نانولوله کاهش قابل توجهی را نسبت به حالت اولیه نشان می‌دهد که بیانگر افزایش واکنش پذیری و فعالیت نانو لوله است. همچنین در این مدل‌ها مقدار الکترونخواهی، پتانسیل شیمیایی، الکترونگاتیویته و پارامتر نرمی افزایش قابل ملاحظه‌ای را نسبت به حالت اولیه نشان می‌دهند. نتایج حاصل از محاسبات NMR نشان می‌دهد مقادیرCSI در مدل C از سایر مدل‌ها بیشتر است. نتایج این تحقیق نشان می دهد نانولوله‌های بور فسفید آلایش یافته با Si ، Ga و SiGa انتخاب مناسبی برای جذب و تهیه حسگر گاز N2O می‌باشند
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
The first-principle study of N2O gas interaction on the surface of pristine and Si-, Ga-, SiGa-doped of armchair boron phosphide nanotube using DFT method
نویسندگان [English]
- M Rezaei-Sameti
- KH Hadian
چکیده [English]
In present research, the electrical, structural, quantum and Nuclear Magnetic Resonance (NMR) parameters of interaction of N2O gas on the B and P sites of pristine, Ga-, Si- and SiGa-doped (4,4) armchair models of boron phosphide nanotubes (BPNTs) are investigated by using density functional theory (DFT). For this purpose, seven models for adsorption of N2O gas on the exterior surfaces of BPNTs have been considered and then all structures are optimized by B3LYP level of theory and 6–31G (d) base set. The optimized structures are used to calculate the electrical, structural, quantum and NMR parameters. The computational results revealed that the adsorption energy of all studied models of BPNTs is negative; all processes are exothermic and favorable in thermodynamic approach. When N2O gas is adsorbed from its O atom head on the B site of nanotube, N2O gas is dissociated to O atom and N2 molecule. The adsorption energy of this process is more than those of other models and more stable than other models. In A, B and C models, the global hardness decreases significantly from original values and so the activity of nanotube increases from original state. On the other hand, the electrophilicity index (ω), electronic chemical potential (μ), electronegativity (χ) and global softness (S) of the A, B and C models increase significantly from original value and CSI values of the C model are larger than those of other models. The results demonstrate that the Ga-, Si- and SiGa- doped BPNTs are good candidates to adsorb N2O and make N2O gas sensor
کلیدواژه‌ها [English]
- BPNTS
- DFT
- NMR
- N2O adsorption
- Ga-
- Si- and SiGa-doped
2. M Iwamoto and H Hamada, Catal. Today 10 (1991) 57.
3. F Kaptein, J Rodriguez-Mirasol, and J A Moulijn, App. Catal. B 9 (1996) 25.
4. G Delahay, M Mauvezin, B Coq, and S Kieger, J Catal. 202 (2001) 156.
5. B Coq, M Mauvezin, G Delahay, J B Butet, and S Kieger, App. Catal. B 27 (2000)193.
6. B Moden, P Da Costa, B Fonfe, D Ki Lee, and E Iglesia, J. Catal. 209 (2002) 75.
7. A Martinez, A Goursot, B Coq, and G Delahay, J. Phys. Chem. B 108 (2004) 8823.
8. A R Ravishankara, J S Daniel, and R W Portmann, Science 326 (2009) 23.
9. M T Baei, A Soltani, A V Moradi, and E Tazikeh Lemeski, Com. Theo. Chem. 970 (2011) 30.
10. M T Baei, A Soltani, A V Moradi, and M Moghimi, Monatsh. Chem. 142 (2011) 573.
11. A Soltani, M Ramezani Taghartapeh, E Tazikeh Lemeski, M Abroudi, and H Mig, Superlattic Microst. 58 (2013)178.
12. X Solans-Monfort, M Sodupe, and V Branchadell, Chem. Phys. Lett. 368 (2003) 42.
13. M Mirzaei, Z Phys. Chem. 223 (2005) 815.
14. M T Baei, A Varasteh Moradi, P Torabi, and M Moghimi, Monatsh. Chem. 142 (2011) 1097.
15. M T Baei, A Ahmadi Peyghan, and M Moghimi, Monatsh. Chem. 143 (2012) 1627.
16. M T Baei, Monatsh. Chem. 143 (2012) 881.
17. M Mirzaei, J. Mol. Model 17 (2011) 89.
18. A Ahmadi Peyghan M T, Baei, M Moghimi, and S Hashemian, J. Clust. Sci. 24 (2013) 49.
19. M T Baei, A Varasteh Moradi, P Torabi, and M Moghimi, Monatsh. Chem. 143 (2012) 37.
20. K Li, W Wang, and D Cao, Sensor Actuat. B Chem. 159 (2011)171.
21. M Rezaei-Sameti, Physica B 407 (2012)3717.
22. M Rezaei-Sameti, Physica E 44 (2012)1770.
23. M Rezaei-Sameti, and S Yaghobi, Comp. Condense Matt. 3 (2015) 21.
24. M Rezaei-Sameti, Physica B 407 (2012) 22.
25. M Rezaei-Sameti, and E A Dadfar, Iranian J. Phys. Res. 15 (2015) 41.
26. M J Frisch, et al., Gaussian 03, Inc., Pittsburgh (2003).
27. P K Chattaraj, U Sarkar, and D R Roy, Chem. Rev. 106 (2006) 2065.
28. K K Hazarika, N C Baruah, and R C Deka, Struct. Chem. 20 (2009)1079.
29. R G Parr, L Szentpaly, and S Liu, J. Am. Chem. Soc. 121(1999) 1922.
30. C Tabtimsai, S Keawwangchai, N Nunthaboot, V Ruangpornvisuti, and B Wanno, J. Mol. Model. 18 (2012) 3941.
31. A E Reed, L A Curtiss, and F Weinhold, Chem. Rev. 88 (1988) 899
)