مطالعه نظری سینتیک جذب آنیلین روی نانولوله های کربنی

در این مطالعه، سینتیک و مکانیسم جذب مولکول آنیلین روی انواع مختلف نانولوله کربنی تک جداره صندلی (6،6) با استفاده از روش دو لایه اونیوم oniom (b3lyp/6–31g(d);uff) بررسی شده است. همه محاسبات با استفاده از نرم افزار گوسین 9 و با تابع هیبریدیb3lyp و مجموعه پایه 6-31g(d) برای لایه بالا و روش مکانیک مولکولی uff برای لایه پایین در روش دو لایه اونیوم انجام شده است. همه ساختارهای نانولوله در سطح oniom (b3lyp/6–31g(d);uff) به طور کامل بهینه شده و سپس جهت گیری های مختلف مولکول آنیلین نسبت به نانولوله بررسی شده و ساختارهای حاصل توسط روش دولایه اونیوم بهینه شده است. برای بررسی جذب مولکول آنیلین سه مدل شامل نانولوله دو انتها باز، نانولوله دو انتها بسته و نانولوله یک انتها بسته انتخاب شده است. در هر سه مدل، ساختار حالت گذار واکنش شناسایی شده است. محاسبات فرکانس، irc و اسکن ساختار حالت گذار را تأیید می کند. انرژی فعالسازی برای واکنش جذب آنیلین روی نانولوله در هر سه مدل محاسبه شده است. نانولوله کربنی تک جداره صندلی (6،6) دو انتها بسته با انرژی فعالسازی kcal/mol 84/40 دارای کمترین انرژی فعالسازی است. تحلیل بارهای طبیعی و اوربیتال های مولکولی پیشرو، انتقال بار از مولکول آنیلین به نانولوله را تأیید می کند. نتایج چگالی حالات، نشان می دهد که پس از جذب آنیلین انرژی سطح فرمی به سمت مقادیر مثبت جابجا می شود که برهمکنش موثر بین آنیلین و نانولوله را تأیید می کند. نتایج حاصل از تحلیل qtaim نشان می دهد که پیوند تشکیل شده بین نانولوله و آنیلین، در حالت گذار از نوع میانه مایل به کوالانسی است. در پایان نیز شاخصه های کوانتومی واکنش پذیری شامل سختی، پتانسیل شیمیایی الکترونی، خاصیت الکتروفیلی و انتقال بار محاسبه شده است و رابطه هر یک از آن ها با انرژی فعالسازی بررسی شده است. همبستگی های بدست آمده بین پارامترهای سختی و انتقال بار با انرژی فعالسازی واکنش جذب و عامل دار شدن نانولوله های کربنی مطالعه شده از نوع رابطه خطی مستقیم است در صورتی که این رابطه برای خاصیت الکتروفیلی و پتانسیل شیمیایی الکترونی از نوع معکوس تأیید شده است. محاسبات شاخصه های ویبرگ نشان می دهد که این واکنش با یک مکانیسم غیر همزمان انجام می شود که درصد غیر همزمانی در واکنش بین نانولوله تک جداره صندلی (6،6) دو انتها بسته با آنیلین بیشتر است.