بررسی محاسباتی کاهش کربن دی اکسید به‌وسیله مولکول هیدروژن بر روی صفحه گرافن دوپه شده با اتم‌های نیکل و نیتروژن

امروزه تغییرهای آب و هوایی به وجود آمده از انتشار گازهای گلخانه ای یکی از مهم ترین چالش های زیست محیطی بشر است. در این مطالعه، با استفاده از محاسبه های نظریه ی تابعیت چگالی، مکانیسم های محتمل کاهش کربن دی اکسید به وسیله مولکول هیدروژن بر روی بسترگرافنی دوپه شده با اتم های نیتروژن ونیکل مورد بررسی قرارگرفت. نتیجه های به دست آمده نشان دادند که اتم نیکل می تواند به طور موثری با اتم های نیتروژن دوپه شدهدر بستر گرافنی برهمکنش دهد. بر اساس نتیجه های به دست آمده، فعالیت کاتالیزگری سطح یادشده به طور عمده  از هیبریداسیون قوی بین اوربیتال سیگمای مولکول هیدروژن و اوربیتال های d3 اتم نیکل ناشی می شود. انرژی های فعال سازی به دست آمده نشان داد که در کاهش کربن دی اکسید با هیدروژن تشکیل حدواسط کربوکسیل نسبت به تشکیل فرمات بسیارمساعدتر است.

A Computational Study about Reduction of Carbon Dioxide by Hydrogen Molecule over Graphene Surface Doped with Ni and N Atoms

Today, climate change caused by the emission of greenhouse gasses is one of the most important environmental challenges facing humankind. In this work, using density functional theory calculations, the probable reaction mechanisms for the reduction of CO2 by H2 molecule were investigated over a Ni atom incorporated nitrogendoped graphene. Our results indicated that the Ni atom can be efficiently adsorbed over the monovacancy site in the nitrogendoped graphene. According to the obtained results, the catalytic activity of the mentioned surface is mainly originated from the strong hybridization between the σ orbital of the hydrogen molecule and 3d orbitals of nickel. The activation energies indicated that for the reduction of CO2, the formation of carboxylate is energetically more favorable than that of the formate intermediate.