18432

۱۸۴۳۲

بررسي جذب كربن دي اكسيد به كمك لايه هاي گرافن اكسيد با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي

كارشناسي ارشد

شيمي فيزيك

دي ماه 1396

دكتر سيد مجيد هاشميان زاده

شيمي

چكيده گرمايش جهاني نتيجه ي افزايش غلظت گازهاي گلخانه اي مانند دي‌اكسيد كربن و متان مي باشد. گازهاي گلخانه اي كه امروزه بيش تر انتشار مي يابند شامل CO2 (56%) و CH4 (18%) هستند. ازآنجايي‌كه CO2 از لحاظ مقدار انتشار سهم بيش تري دارد به طور گسترده اي مورد مطالعه قرار گرفته است. با مصرف بالاي سوخت هاي فسيلي و افزايش سريع غلظت هاي جوي CO2، نياز شديدي به انرژي هاي كارآمد و جذب انتخابي CO2 از نيروگاه هاي سوخت فسيلي و ديگر منابع بزرگ صنعتي به وجود آمد. در ميان جاذب هاي مختلف بررسي شده به وسيله ي انجمن هاي علمي براي حذف CO2، گرافن به دليل ساختار مولكولي منحصربه‌فرد و بسياري از خواص جالب مانند مقاومت مكانيكي بالا، رسانايي گرمايي عالي، پايداري شيميايي خوب، مساحت سطح قابل‌دسترس بالا و تخلخل هاي تنظيم پذير توجه زيادي را به خود جلب كرده است. علاوه بر اين، امكان عامل دار كردن آسان سطح گرافن منجر به توليد مواد پايه گرافني شد كه پتانسيل بالايي براي استفاده به عنوان جاذب هاي پيشرفته نسل جديد CO2 را دارند. در نتيجه، گرافن و مشتقاتش موضوع بررسي هاي تجربي و مطالعات نظري قرار گرفتند. در اين پژوهش، با استفاده از شبيه سازي ديناميك مولكولي، جذب مخلوط CO2 و N2 روي گرافن و اكسيد گرافن(GO) بررسي شد. CO2 ترجيحاً بيش تر از N2 روي GO جذب مي شود. جذب ترجيحي CO2 روي صفحات GO ناشي از برهم كنش قوي تر آن ها است كه مسئول انتخاب پذيري بيش تر CO2 نسبت به N2 مي باشد. علاوه بر اين، تأثير فشارهاي مختلف (bar38، 30و 22) روي جذب مخلوط CO2/N2 بررسي شد. واژه‌هاي كليدي: گرمايش جهاني، دي‌اكسيد كربن، گرافن، اكسيد گرافن.

1396/11/16

2/5/2018 12:00:00 AM

Abstract: Global Warming is the result of the increased concentration of Green House Gases, such as carbon dioxide and methane. The Green House Gases that are most abundantly emitted today are CO_2 (56%) and CH_4 (18%). As CO_2 is the most important gas in terms of amounts emitted, it has been widely studied. With the current high consumption of fossil fuels and the rapid increase in atmospheric CO2 concentrations, there is a strong need for energy efficient and selective capture of CO2 from fossil-fuelled power plants and other large industrial sources. Among the various adsorbents explored by the scientific community for CO2 removal from flue gases, graphene is receiving increased attention because of its unique molecular structure and many exciting properties such as high mechanical strength, excellent thermal conductivity, good chemical stability, large accessible surface area, and tunable porosity. In addition, the facile surface functionalization of graphene leads to production of graphene-based materials that have the potential to be applied as advanced next-generation CO2 adsorbents. As a consequence, graphene and its derivatives has been the subject of intence experimental investigations and theoretical studies. In this study, using molecular dynamics simulation, the adsorption of CO_2 and N_2 mixture on the graphene and graphene oxide(GO) was studied. CO_2 is preferentially adsorbed over N_2 on the GO. The preferential adsorption of CO_2 on the GO sheets derived from their strong interaction is responsible for the selectivity of CO_2 over N_2. Furthermore, the influence of different pressure(22, 30 and 38bar) on the adsorption of CO_2⁄N_2 mixture was investigated. Keywords: global warming, carbon dioxide, graphene, graphene oxide.