Quantum mechanical calculation of ethylene hydrogenation on nickel 111 single crystal surface and nickel nanoclusters
Nikel 111 yüzeyi üzerinde etilen hidrojenasyonunun ve nikel nanokümelerinin kuantum mekaniksel olarak incelenmesi
- Tez No: 166838
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: DFT, etilen hidrojenasyonu, Nİ2, Nİ13, Nİ55, Ni(l 1 1) vıı
- Yıl: 2005
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 185
Özet
oz NİKEL 111 YÜZEYİ ÜZERİNDE ETİLEN HİDROJENASYONUNUN VE NİKEL NANOKÜMELERİN KUANTUM MEKANİKSEL OLARAK İNCELENMESİ Sayar, Aslı Yüksek Lisans, Kimya Mühendisliği Bölümü Tez Yöneticisi: Prof. Dr. Işık Önal Eylül 2005, 170 sayfa Etilenin Ni(lll) yüzeyi üzerine hidrojenasyonu; Nİ2 molekülünün, Nİ13 ve Nİ55 nanokümelerinin denge geometrisi hesapları ile etilenin Ni(100), Ni(lll), Nİ2 ve Nİ13 üzerine adsorpsiyonu, enerjitik ve kinetik farklar açısından kuantum mekaniksel olarak incelenmiştir. Ni(lll) yüzeyi üzerinde gerçekleşen etilen hidrojenasyonu DFT/B3LYP/ 6-3 İG** metodu kullanılarak araştırılmıştır. Bu hidrojenasyon asıl olarak üç adımdan oluşmaktadır. Birinci adımda, etilenin boş Ni(lll) yüzeyine adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. İkinci ve üçüncü adımlar, iki tip hidrojen atomu kullanarak, adsorbe olmuş etilenden etan oluşturulmasıdır. İlki, yığın Ni metali içinden yüzeye çıkan hidrojen atomlarını tanımlayan yığın hidrojeni ve diğeri de yüzey hidrojenidir. Yüzey etileninin, daha sonra yüzey etil grubunun, yüzey hidrojen atomlarıyla reaksiyonları, bu yüzey moleküllerinin yığın hidrojen atomlarıyla reaksiyonlarından çok daha fazla bir aktivasyon bariyerine ihtiyaç duymaktadır. Bu durumda, etilen hidrojenasyonu sırasında, yığın hidrojen vıatomlarının yüzey hidrojenlerinden çok daha aktif oldukları teorik olarak bulunmuştur. DFT/B3LYP/(modifiye edilmiş)6-31G** metodu ile küçük nikel kümeleri olan Nİ2 ve Nİ13 üzerine de çalışılmıştır. Denge geometrisi hesabıyla bulunan nikel molekülünün l,078eV/atom olan bağlanma enerjisi deneysel çalışmalarla uyum içindedir. Nin nanokümesinin geometrisinin deneysel olarak da tespit edilmiş olan şemsiye modeli“icosahedral”olduğu ve bağlanma enerjisinin 2,70e V/atom olduğu bulunmuştur. Yan-empirik metodlarla incelenen Nİ55 kümesinde denge geometrisi deneysel sonuçlarda olduğu gibi“icosahedral”olmuştur. Son olarak, sırasıyla kendi yüzey atomlarının koordinasyon sayılan olan 9, 8 ve 6'ya göre seçilen Ni(lll), Ni(100) ve Nio yüzeyleri üzerinde etilen adsorpsiyonu gerçekleştirilmiştir. DFT/B3LYP/6-31G** metoduyla hesaplanan, sırasıyla, -18.00kcal/mol, -31.4kcal/mol ve -43.42kcal/mol olan adsorpsiyon enerjilerinin kıyaslanması sonucunda, farklı yüzeylerde gerçekleşen etilen adsorpsiyonun enerj isindeki değişimin yüzeydeki nikel atomlarının koordinasyon sayılarıyla doğru orantılı olduğu tespit edilmiştir.
Özet (Çeviri)
ABSTRACT QUANTUM MECHANICAL CALCULATION OF ETHYLENE HYDROGENATION ON NICKEL 111 SINGLE CRYSTAL SURFACE AND NICKEL NANOCLUSTERS Sayar, Aslı M.S., Department of Chemical Engineering Supervisor: Prof. Dr. Işık Önal September 2005, 170 pages Ethylene hydrogenation on Ni(lll); equilibrium geometry calculations for Nİ2 dimer, Nİ13 and Nİ55 nanoclusters; and ethylene adsorption on Ni(100), Ni(lll), Nİ2, and Nİ13 were studied quantum mechanically by means of energetic and kinetic differences. Ethylene hydrogenation on Ni(lll) was simulated by use of DFT/B3LYP/6- 31G** formalism. The reaction mechanism was mainly composed of three elementary steps. Firstly, ethylene adsorption on bare Ni(lll) surface was performed. Second step and third step were the formation of ethane from adsorbed ethylene by use of two types of hydrogen atom, bulk and surface. During the hydrogenation reaction of ethylene on Ni(l 11), bulk hydrogen atom, representing for hydrogen atoms emerging from the bulk of Ni metal, was determined to be rather reactive than surface hydrogen atom, as suggested by experimental findings. IVSmall Ni clusters, Nİ2 and Nİ13, were investigated by means of DFT/B3LYP/modified-6-31G**. Equilibrium geometry calculations resulted in Nİ2 binding energy of 1.078eV/atom, showing good agreement with experimental value. Nİ13 was found to have a structure of icosahedral, suggested experimentally, and binding energy of 2.70eV/atom. Nİ55 was, also, studied by semi-empirical PM3 formalism, resulting in expected icosahedral structure. Finally, DFT/B3LYP/6-31G** investigation of ethylene adsorption was performed on Ni(l 1 1), Ni(100) and Nio surfaces which were selected according to their nickel atom coordination numbers of 9, 8 and 6, respectively. Comparison of adsorption energies of -18.00kcal/mol, -31.4kcal/mol and -43.42kcal/mol, respectively, indicated that the change in energies for ethylene adsorption on different nickel surfaces was directly proportional to coordination number of the nickel atoms constructing the surfaces. KEYWORDS: DFT, ethylene hydrogenation, Ni2, Nİ13, Nİ55, Ni(l 1 1)
Benzer Tezler
- Modeling the reactivity of nonphosphorus and phosphorus-containing acrylates
Fosfor içermeyen ve fosfor içeren akrilatların reaktivitelerinin modellenmesi
SEYHAN SALMAN
- Quantum mechanical study of propylene epoxidation on various metal oxide surfaces
Çeşitli metal oksit yüzeylerde propilen epoksidasyonunun kuantum mekanik çalışması
İLKER TEZSEVİN
Doktora
İngilizce
2018
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Quantum mechanical calculation of nitrous oxide decomposition on transition metals
Geçiş metalleri üzerinde diazot monoksit dekompozisyonunun kuantum mekaniksel olarak incelenmesi
MUZAFFER KAAN KARAÖZ
Yüksek Lisans
İngilizce
2007
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF.DR. IŞIK ÖNAL
- Heterosiklik bileşen içeren yeni dispers azo boyarmaddelerinin sentezi, özellliklerinin incelenmesi ve absorpsiyon maksimumlarının PPP yaklaşımı ile kuantum mekaniksel hesaplanması
Synthesis and characterization of some disperse azo dyes including heterocyclic components and quantum mechanical calculation of their absorption maxima by PPP method
FATİH EYDURAN
- Bazı organik kristallerin molekül yapılarının ve moleküler özelliklerinin x-ışınları kırınımı ve kuantum mekaniksel hesaplama yöntemleri ile incelenmesi
Crystal molecular structure studies of some organic crystals by x-ray diffraction and quantum mechanical calculation methods
FİLİZ BETÜL KAYNAK
Doktora
Türkçe
2003
Fizik ve Fizik MühendisliğiHacettepe ÜniversitesiFizik Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. SÜHEYLA ÖZBEY