توضیحات
ABSTRACT
In this study, the adsorption of aromatic dyes on the surface of carbon nanotubes was investigated by quantum mechanical calculations. Exploring a novel sensor for detection of toxic aromatic compounds, interaction of pristine single-walled carbon nanotubes (5, 0) zigzag CNT (SWCNT) was investigated using the density functional theory (DFT) within the local density approximation. It was found that the pristine CNT can effectively interact with aromatic dyes. So that their electronic and structural properties are changed upon exposure to aromatic compounds. In the most stable configuration, the binding energy is negative (Ead= -3.922 kcal/mol) and suggesting that the absorption reaction is possible. The impacts of the estereoelectronic effect associated with donor-acceptor electron delocalizations on the structural and electronic properties and reactivity of zigzag open-end single wall carbon nanotubes (SWCNTs) as nano adsorbents in interaction with aromatic dyes was studied based on the DFT calculations. The total electronic energy, orbital energies, density of state (DOS), LUMO-HOMO energy bond gaps, Adsorption energies (EAd) were calculated. Moreover, Nuclear Magnetic Resonance (NMR) shielding tensors were calculated by using the Gauge Independent Atomic Orbital (GIAO) method in order to determination of intramolecular interactions and chemical properties of molecules.
INTRODUCTION
The prediction of the carbon nanotubes (CNTs) by Iijima , which can be metallic or semiconductor in character, depending on their chirality and their diameter; their properties have suggested a variety of applications in the nanoelectronics. CNTs have recently revealed as materials of different properties and various applications in gas storage, sensors and in environment applications. In 1994 Rubio et al. theoretically suggested the existence of the boron nitride nanotubes (CNTs), which were synthesized, by Chopra et al. . CNTs possess excellent mechanical properties, high thermal conductivity, chemical stability; unique properties including tensile strength, stiffness and deformation are the features of CNTs, and resistance to the oxidation, among other properties. CNT has a smaller band gap of a material that is interesting for applications in nanoscale devices. Previously adsorption of different molecules toward nanostructures has been studied . Aromatic Dyes are hazardous substances and are considered as one of the environmental pollutants. Moreover, photocatalytic decomposition of toxic chemicals that have caused severe environmental pollution has been widely studied. Carbon nanotubes are new adsorbents with extend application for adsorption of different compounds. In this study the (5, 0) zigzag single-walled carbon nanotube is used as adsorbent to aromatic Dyes and the quantum molecular descriptors by using DFT method was investigated. In order to find the preferred adsorption site, different positions and orientations were considered.
چکیده
در این مطالعه جذب رنگ های معطر بر روی سطح نانولوله های کربنی با استفاده از محاسبات مکانیک کوانتومی مورد بررسی قرار گرفت. با بررسی سنسور جدید برای تشخیص ترکیبات معطر سمی، تعامل نانولوله های کربنی تک سیمانی (5، 0) CNT زنجاقی (SWCNT) با استفاده از نظریه کاربردی تراکم (DFT) در تقریب چگالی محلی مورد بررسی قرار گرفت. مشخص شد که CNT اولیه می تواند به طور موثر با رنگ های معطر ارتباط برقرار کند. به طوری که خواص الکترونیکی و ساختاری آنها تحت تاثیر قرار گرفتن در معرض ترکیبات معطر است. در پایدارترین پیکربندی، انرژی اتصال منفی است (EAD = -3.922 kcal / mol) و نشان می دهد که واکنش جذب امکان پذیر است. اثرات اثر استروئید الکترونی همراه با دلفاسیون الکترونی گیرنده-گیرنده بر خواص ساختاری و الکترونیکی و واکنش پذیری نانولوله های کربنی تک گارد باز (نانولوله های کربنی تک جفت) zigzag به عنوان جذب نانو در تعامل با رنگ های معطر بر اساس محاسبات DFT مورد بررسی قرار گرفت. انرژی کل انرژی الکتریکی، انرژی های مدار، تراکم حالت (DOS)، LUMO-HOMO انرژی، انرژی جذب (EAd) محاسبه شد. علاوه بر این، تانسورهای محافظتی رزونانس مغناطیسی هسته ای (NMR) با استفاده از روش جابجایی اتمی مستقل سنج (GIAO) برای تعیین تعاملات داخل مولکولی و خواص شیمیایی مولکول ها محاسبه شد.
مقدمه
پیش بینی نانولوله های کربنی (CNTs) توسط Iijima، که می تواند به صورت متالیک یا نیمه هادی باشد، بسته به نوع آنها و قطر آنها؛ خواص آنها پیشنهادات مختلفی در نانو الکترونیک ارائه کرده است. CNT به تازگی به عنوان مواد از خواص مختلف و برنامه های کاربردی مختلف در ذخیره سازی گاز، سنسورها و در محیط زیست استفاده شده است. در سال 1994 Rubio et al. به طور نظری، وجود نانولوله های نیترید بور (CNTs) که توسط Chopra و همکاران ساخته شده است، پیشنهاد شده است. . CNT دارای خواص مکانیکی عالی، هدایت حرارتی بالا، پایداری شیمیایی؛ ویژگی های منحصر به فرد از قبیل استحکام کششی، سختی و تغییر شکل ویژگی های CNT ها، و مقاومت در برابر اکسیداسیون، در میان خواص دیگر. CNT یک شکاف باند کوچکتر از یک ماده است که برای کاربردهای در دستگاههای نانومقیاس جالب است. قبلا جذب مولکول های مختلف نسبت به نانوساختارها مورد بررسی قرار گرفته است. رنگ های معطر مواد مغذی خطرناک هستند و به عنوان یکی از آلاینده های محیطی محسوب می شوند. علاوه بر این، تجزیه فتوکاتالیستی مواد شیمیایی سمی که باعث ایجاد آلودگی شدید محیط زیست شد، به طور گسترده مورد مطالعه قرار گرفت. نانولوله های کربنی جاذب های جدیدی با کاربرد گسترده برای جذب ترکیبات مختلف هستند. در این مطالعه، نانولوله کربنی تک سیال (5، 0) به عنوان جاذب برای رنگ آمیخته شده و توصیفگرهای مولکولی کوانتومی با استفاده از روش DFT مورد بررسی قرار گرفته است. جهت پیدا کردن سایت جاذب مورد نظر، موقعیت ها و جهت های مختلف در نظر گرفته شد.
Year: 2017
Publisher : National Congress of Chemistry and Nanoscience, from Research to National Development
By : Fatemeh Azarakhshi , Mehrnoosh Khaleghian
File Information: English Language/ 5 Page / size: 559 KB
سال :1396
ناشر : کنگره ملی شیمی و نانوشیمی,از پژوهش تا توسعه ملی
کاری از : فاطمه آذرخشی، مهرنوش خالقیان
اطلاعات فایل : زبان انگلیسی / 5 صفحه / حجم : KB 559
نقد و بررسی‌ها
هنوز بررسی‌ای ثبت نشده است.