مطالعات شیمی کوانتومی ذخیره سازی گازها در نانوکپسول های اکسید عناصر گروه سوم و تاثیر ماده افزودنی دی کتن در بهینه سازی تبدیل متانول به بنزین بر روی زئولیت h-zsm-5 و مکانیسم آن

این پایان نامه بر پایه دو بخش نظری در زمینه های ذخیره انرژی و مطالعه چرخنده های مولکولی، و یک بخش تجربی در زمینه تولید سوخت تنظیم شده است. در قسمت اول این پروژه تحقیقاتی بر روی ساختار هندسی و مطالعات اوربیتال مولکولی نانوکپسول اکسیدهای عناصر گروه سوم جدول تناوبی شامل اکسیدهای بور، آلومینیم، گالیم و ایندیم با استفاده از روش های تابعی دانسیته (dft) تمرکز شد. محاسبات ساختار الکترونی و تصاویر میکروسکوپ تونل زنی روبشی (stm) شبیه سازی شده پیش بینی کرد که نانوکپسول اکسیدهای آلومینیم و بور توانایی بیشتری برای ساخت کمپلکس های اندوهدرال دارند، درحالیکه اکسیدهای گالیم و ایندیم به ساخت کمپلکس های اگزوهدرال گرایش دارند. سپس قابلیت ذخیره سازی گازهای نجیب (هلیم، نئون و آرگون)، هیدروژن، نیتروژن، کربن مونوکسید، کربن دی اکسید، آمونیاک، متان و کلر در درون قفس یا بر روی پوسته نانوکپسول های کروی و هرمی شکل اکسید بور بررسی و ترتیب پایداری کمپلکس های اندوهدرال با نتایج گزارش شده برای مولکول c60 مقایسه شد. پیشبینی میشود که این ترکیبات با توجه به خواصی چون پایداری قابل توجهشان در آینده نزدیک جهت ذخیره سازی گازها مورد استفاده قرار گیرند. در ادامه به مطالعه ساختار الکترونی و واکنش پذیری سایت های فعال نانولوله آلومینا جهت جذب مولکول آب پرداخته شد. به نظر می رسد که انتهای باز این نانولوله در مقایسه با انتهای بسته و مرکز نانولوله فعال تر است. قسمت دوم این پروژه تحقیقاتی اطلاعاتی در مورد آنالیز کانفورمری و سد انرژی چرخشی تعدادی از چرخنده های مولکولی شامل دیمرهای c60 و مشتقات ,nn-دی بنزیلیدن اتیلن دی آمین فراهم می کند. با توجه به نوع استخلاف ها، سد انرژی محاسبه شده برای دیمرهای hc60–c60rو rc60–c60r به ترتیب کمتر از 3/7 و بیشتر از kcal/mol 10 است (r شامل گروه های هیدروژن، متیل، اتیل، i-پروپیل، t-بوتیل و تری متیل سایلیل). در ادامه، تاثیر گروه ?-تری متیل سایلیل بر پایداری، ساختارهای رزونانسی و برهمکنش های فوق مزدوج شدن یک دسته از مشتقات حلقوی و غیرحلقوی کربوکاتیون های ?-سایلیل با فرمول مولکولی rr?c+–ch2si(me)3 در فاز گازی و حلال های مختلف بررسی گردید. نتایج محاسبه شده نشان داد که سهم ساختارهای رزونانسی سایلیلیوم و کربنیوم به نوع استخلاف های r (r?) بستگی دارد. در مورد استخلاف های فنیل، فنیل سیکلوپروپیل، بنزوسیکلوبوتیل، سیکلوپروپنیل و کاتیون تروپیلیوم ساختار رزونانسی کربنیوم غالب است، درحالیکه برای استخلاف های آلکیل، سیکلوآلکیل و سیکلوپنتادی انیل ساختار رزونانسی سایلیلیوم ارجح تر می باشد. در قسمت سوم این پروژه تحقیقاتی، تاثیر ماده افزودنی دی کتن استون در واکنش تبدیل متانول به بنزین (mtg) بر روی کاتالیزور زئولیت h-zsm-5 به صورت تجربی بررسی گردید. محصولات مایع واکنش mtg عمدتا هیدروکربن های آروماتیک cnhn است، درحالیکه در مورد افزودنی دی کتن استون علاوه بر ترکیبات مذکور، ترکیباتی با فرمول مولکولی cnhnon نیز تشکیل شد. بر اساس نتایج بدست آمده، با افزایش مقدار افزودنی دیکتن استون، از سهم محصولات آروماتیک کاسته و بر مقدار محصولات غیرآروماتیک (شامل هیدروکربن، کتون و استر) افزوده شد. همچنین به جز در مورد تولوئن، مقدار سایر ترکیبات آروماتیک (شامل زایلن، تری متیل بنزن، تترامتیل بنزن و سایر آروماتیک های سنگین تر) کاهش یافت.