مطالعه ی تئوری جذب سطحی در سطح جامدات: نگرش های جدید برای معادلات سینتیکی و ایزوترم جذب سطحی و شبیه سازی واکنش no و co بر روی سطح rh(100) با استفاده از روش سینتیک مونت کارلو
Abstract
تحقیقات انجام شده در این پایان نامه در دو بخش آورده شده است. در بخش اول، جذب سطحی بر روی سطح جامد از دیدگاه تئوری مورد مطالعه قرار گرفته است. معادلات سینتیکی جذب با نگرش های نوین مورد مطالعه قرار گرفته و یک ایزوترم جذب سطحی جدید نیز ارائه شده است. در بخش دوم واکنش no و co بر روی سطح rh(100) مورد مطالعه قرار گرفته است. یک معادله ی جدید برای بررسی سینتیک جذب رقابتی بر روی سطح مشترک جامد – مایع بر اساس روش تئوری آماری سرعت (srt) ارائه شده است. به منظور استخراج معادلات سرعت بر اساس روش srt، پتانسیل شیمیایی اجزای جذب شده برای جذب رقابتی از تابع تقسیم مجموعه ی کانونیکال به دست می آید. نتایج نشان می دهند که داده های سینتیکی برخی از سیستم های تجربی تطابق خوبی با معادله ی جدید سینتیکی جذب رقابتی دارند. همچنین سینتیک جذب سطحی حل شونده ی تکی در سطح مشترک جامد- مایع با استفاده از روش تئوری آماری سرعت (srt) در دو شرایط حدی زمان های اولیه ی جذب سطحی و نزدیک به تعادل مطالعه گردید. یک معادله ی سینتیک جدید برای جذب سطحی در زمان های اولیه بر اساس روش srt ارائه شده است. برای نخستین بار اثبات تئوری برای معادله ی سرعت شبه مرتبه ی اول اصلاح شده (mpfo)، بر مبنای روش srt ارائه گردید. با استفاده از داده های عددی شبیه سازی شده (t; q) بر مبنای معادله ی سرعت srt، نشان داده شد که معادله ی سرعت جدید برای زمان های اولیه در گستره ی زمانی طولانی-تری نسبت به معادله ی قبلی q بر حسب کاربرد دارد. همچنین تجزیه و تحلیل داده های سینتیکی ساختگی نشان داد که به کار بردن معادله ی mpfo در کل زمان جذب باعث ایجاد خطاهای بزرگی در مقدار پیش بینی شده ی مقدار ماده ی جذب شده در زمان های اولیه ی جذب می گردد. نتایج این مطالعه ی تئوری با به کار بردن یک سیستم تجربی تأیید گردید. در این پروژه روش تئوری آماری سرعت (srt) برای بررسی سینتیک واجذب در سطح مشترک جامد- مایع نیز به کار برده شده است. بر اساس روش srt دو معادله برای سینتیک واجذب در زمان های اولیه ی به دست آمده و مقایسه بین این دو معادله ی سرعت، با استفاده از داده های عددی شبیه سازی شده (t; q) بر مبنای معادله ی سرعت srt صورت پذیرفته است. با استفاده از داده های تجربی نشان داده شد که معادله ی سرعت srt، به خوبی داده های سینتیکی واجذب را تحلیل می کند. همچنین در این پروژه یک معادله ی ایزوترم جدید جذب رقابتی برای مخلوط دوتایی موادی که بیش از یک سایت را بر روی سطح اشغال می کنند، بر مبنای ترمودینامیک آماری استخراج گردید. این معادله ی ایزوترم جدید، اطلاعاتی در مورد ساختار جذب شونده ها بر روی سطح ارائه می نماید. سرانجام نتایج این مطالعات تئوری با تحلیل داده های دو سیستم تجربی و داده های عددی ساختگی مورد بررسی قرار گرفت. در بخش دوم پایان نامه واکنش احیای no به وسیله ی co بر روی سطح rh(100) با روش سینتیک مونت کارلو شبیه سازی گردید. در این مدل با استفاده از یافته های تجربی طیف tpd، مکانیسم واکنش و پارامترهای سینتیکی مراحل بنیادی به دست آمد. دیاگرام های فاز محاسبه شده برای واکنشno + co ، شرایط مناسب برای این واکنش را نشان می دهد. تغییرات سرعت واکنش ها و پوشش های جذب شونده با کسر مولی های مختلفی از no در فاز گازی در دو دمای متفاوت 525 و k725 با استفاده از این مدل محاسبه گردید.