A DFT study of ethylene adsorption and hydrogenation mechanisms on nickel
Nikel üzerinde etilen adsorpsiyonunun ve hidrojenlenme mekanizmalarının DFT çalışması
- Tez No: 269538
- Danışmanlar: PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Tez Türü: Yüksek Lisans
- Konular: Kimya Mühendisliği, Chemical Engineering
- Anahtar Kelimeler: Belirtilmemiş.
- Yıl: 2010
- Dil: İngilizce
- Üniversite: Orta Doğu Teknik Üniversitesi
- Enstitü: Fen Bilimleri Enstitüsü
- Ana Bilim Dalı: Kimya Mühendisliği Bölümü
- Bilim Dalı: Belirtilmemiş.
- Sayfa Sayısı: 135
Özet
Etilen adsorpsiyonu, DFT/B3LYP ile 6-31G(d,p) basis set`ini kullanarak Gaussian`03 yazılımı ile çalışılmıştır. Etilenin Ni13 nanokümesi üzerinde moleküler olarak ? adsorpsiyon moduyla adsorbe olduğu gözlemlenmiştir. ? adsorpsiyon modu aynı zamanda Ni10 (1 1 1), Ni13 (1 0 0) and Ni10 (1 1 0) yüzey kümeleri için de çalışılmıştır. Bağıl enerji değerleri sırasıyla Ni13 nanokümesi, Ni10(1 1 1), Ni13(1 0 0) ve Ni10(1 1 0) yüzey küme modelleri için ?50.86 kcal/mol, ?20.48 kcal/mol, ?32.44 kcal/mol ve ?39.27 kcal/mol olarak hesaplanmıştır. Etilen adsorpsiyon enerjisi için, Ni10 (1 1 1), Ni13 (1 0 0) and Ni10 (1 1 0) yüzey küme modelleri ve Ni13 nanokümesi birbirleriyle kıyaslandığında ise, Ni koordinasyon sayısıyla ters orantılıdır.DFT/B3LYP ve Gaussian`03`teki 86-411(41d)G basis seti Ni55 nanokümesini incelemek için kullanılmıştır. Ni55 nanokümesi üzerindeki etilen adsorpsiyonu denge geometrisi hesaplarıyla -6 ve 8? gibi iki farklı koordinasyon sayısı için ? adsorpsiyon moduyla çalışılmıştır. Bahsedilen adsorpsiyon enerjileri, sırasıyla bu yüzey koordinasyon sayıları için yaklaşık olarak -22.07 ve -14.82 kcal/mol olarak bulunmuştur. Buna ek olarak, literatürde Ni2 dimer ve Ni13 nanokümesi için yer alan bağlanma enerjisi değerleri, bu çalışmadaki Ni55 nanokümesi için hesapladığımız bağlanma enerjisi değerleri ile beraber değerlendirilmiştir. Burada, bahsi geçen -n? sayısının kümedeki atom sayısını tanımlayan bir nicelik olduğu belirtilirse, sözü geçen bağlanma enerjisi değerlerinin, -n?1/3? niceliğine göre bir korelasyon doğrusu çizildiğinde, sonsuz -n? değeri için denk gelen kesişme noktası, deneysel literatür göz önünde bulundurulduğunda yığın nikel için iyi bir yakınsama sonucu çıkarmaktadır. Bu kesişme noktasının bahsedilen deneysel literatür değeri 4.45 eV/atom olarak belirtlmiştir ve bizim çalışmamızda bu değer 4.58 eV/atom olarak hesaplanmıştır.Ni13 nanokümesinin üzerindeki etilen adsorpsiyonu çalışmasının devamı olarak etilen hidrojenlenme mekanizmaları da incelenmiş, sonuç geometrileri ve ilgili mekanizma basamakları için gereken toplam enerjiler cinsinden değerlendirilmiştir.
Özet (Çeviri)
Ethylene adsorption was studied by use of DFT/B3LYP with basis set 6-31G(d,p) in Gaussian`03 software. It was found that ethylene adsorbs molecularly on the Ni13 nanocluster with ? adsorption mode. ? adsorption mode is studied for the Ni10 (1 1 1), Ni13 (1 0 0) and Ni10 (1 1 0) surface cluster as well. Relative energy values were calculated as ?50.86 kcal/mol, ?20.48 kcal/mol, ?32.44 kcal/mol and ?39.27 kcal/mol for Ni13 nanocluster, Ni10 (1 1 1), Ni13 (1 0 0) and Ni10 (1 1 0) surface cluster models, respectively. Ethylene adsorption energy was found inversely proportional to Ni coordination number when Ni10 (1 1 1), Ni13 (1 0 0) and Ni10 (1 1 0) cluster models and Ni13 nanocluster were compared with each other.DFT/B3LYP and basis set of 86-411(41d)G in Gaussian`03 was used to investigate Ni55 nanocluster. Ethylene adsorption on Ni55 nanocluster was studied by means of equilibrium geometry calculations with ? adsorption modes for two different coordination numbers as 6 and 8. The related adsorption energies were approximately found as -22.07 and -14.82 kcal/mol for these coordination numbers of surfaces, respectively.In addition, the binding energies stated in literature that are for Ni2 dimer and Ni13 nanoclusters were considered together with our binding energy results for Ni55 nanocluster. Accordingly, when a correlation line was drawn and the intercept of binding energies was obtained against the value of -n?1/3? ;where n is the number of atoms in the cluster; the result of interception gives a good estimation for bulk nickel binding energy at infinite -n?. This interception result was found as 4.58 eV/atom where the experimental value is reported as 4.45 eV/atom for bulk in the literature.Ehtylene hydrogenation mechanisms were also investigated in terms of the resultant geometries and total energy required for the related mechanism steps.
Benzer Tezler
- Computational study of ethylene epoxidation
Etilen epoksidasyonunun hesaplamalı çalışması
MURAT OLUŞ ÖZBEK
Doktora
İngilizce
2011
KimyaOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Bölümü
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
PROF. DR. RUTGER A. VAN SANTEN
- Au, Ag, Cu metalleri yüklenmiş bor-nitrür nanotüp yapılarının etilen oksit adsorpsiyonu ve gaz sensörü için kullanılabilirliğinin yoğunluk fonksiyoneli teorisi (DFT) ile incelenmesi
Au, Ag and Cu doped BNNT for ethylene oxide gas detection: A density functional theory study
SELİN DOLMASEVEN
Yüksek Lisans
Türkçe
2023
Kimya MühendisliğiBursa Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. MEHMET FERDİ FELLAH
- Bond activation process of biomass-derived molecules
Biyokütle türevi moleküllerin bağ aktivasyon prosesi
BAŞAR ÇAĞLAR
Doktora
İngilizce
2014
KimyaTechnische Universiteit EindhovenKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. J W NIEMANTSVERDRIET
- A density functional theory study of catalytic epoxidation of ethylene and propylene
Etilen ve propilenin katalitik epoksidasyonunun yoğunluk fonksiyon teorisi (DFT) çalışması
MEHMET FERDİ FELLAH
Doktora
İngilizce
2009
Kimya MühendisliğiOrta Doğu Teknik ÜniversitesiKimya Mühendisliği Ana Bilim Dalı
PROF. DR. IŞIK ÖNAL
- Selectivity of zeolite supported rhodium and iridium catalysts for the hydrogenation of alkenes and alkynes
Alkenlerin ve alkinlerin hidrojenasyonu için zeolit destekli rodyum ve iridyum katalizörlerinin seçiciliği
AYLİN SALTUK
Yüksek Lisans
İngilizce
2022
KimyaBoğaziçi ÜniversitesiKimya Ana Bilim Dalı
DOÇ. DR. OKTAY DEMİRCAN
PROF. DR. VİKTORYA AVİYENTE