بررسی جذب و شناسایی گاز سمی هیدروژن سولفید بر نانولوله های کربنی آلائیده با اتم آهن و دارای نقص استون-ولز با روش تئوری تابعیت چگالی

برای بررسی قابلیت تشخیص و جذب گاز سمی هیدروژن سولفید (h2s)، برهمکنش این گاز با نانو‌لوله‌ی کربنی تک جداره (5,5) با استفاده از تئوری تابعیت چگالی (dft) مورد ارزیابی قرار گرفت. جهت بررسی اثر تغییرات ساختار نانولوله بر واکنش پذیری آن بر جذب h2s، از نانو‌لوله‌ی خالص، نانو‌لوله‌ی آلائیده با اتم آهن، نانو‌لوله‌ی دارای نقص استون-ولز و نانو‌لوله‌ی آلائیده ی دارای نقص استفاده شد. بهینه سازی ساختاری با استفاده از سطح نظری b3lyp/lanl2dz انجام شد. تجزیه و تحلیل انرژی جذب، اختلاف چگالی الکترون، تغییرات هندسی و الکترونی ساختار، مقدار بار جابجا شده بین h2s و نانولوله، تغییرات شکاف هومو-لومو و چگالی حالت ها نشان داد که نانو لوله آلاییده با اتم آهن می تواند برهمکنش مولکول هیدروژن سولفید با نانولوله کربنی را بهبود بخشد. نتایج نشان داد که بیشترین انرژی جذب مربوط به  نانو‌لوله‌ی کربنی آلائیده با اتم آهن و نانو‌لوله‌ی کربنی دارای نقص استون – ولز 5775 آلائیده با آهن به ترتیب با انرژی جذب kcal/mol 54.04- و 47.85- می‌باشد.  تاثیر نقص استون-ولز بر برهمکنش نانولوله کربنی با هیدروژن سولفید نشان داد که وجود این نقص در ساختار نانولوله کربنی منجر به بهبود جزئی تمایل نانولوله برای برهمکنش با هیدروژن سولفید خواهد شد.

investigating the absorption and detection of toxic hydrogen sulfide gas on iron doped and stone-wales defected carbon nanotubes

to investigate the ability to detect and absorb the toxic gas hydrogen sulfide (h2s), the interaction of this gas with single-walled carbon nanotubes (5,5) was evaluated using density functional theory (dft). in order to investigate the effect of nanotube structure changes on its reactivity on h2s absorption, pristine nanotube, fe-doped nanotube, stone-wales defected nanotube, and defected-doped nanotube were used. the structural optimization was performed using the b3lyp/lanl2dz theoretical level. the analysis of adsorption energy, electron density difference, geometric and electronic structure variations, the amount of charge transferred between h2s and the nanotube, changes in the homo-lumo gap, and the density of states demonstrated that iron-doped carbon nanotubes could enhance the interaction of hydrogen sulfide molecules with the carbon nanotube. the results indicated that the highest adsorption energy belongs to the fe-doped carbon nanotube and the fe-doped carbon nanotube with a stone-wales 5775 defect, with adsorption energies of -54.04 kcal/mol and -47.85 kcal/mol, respectively. the effect of stone-wells defect on the interaction of carbon nanotube with hydrogen sulfide showed that the presence of this defect in the structure of carbon nanotube will lead to a slight improvement of the nanotube’s tendency to interact with hydrogen sulfide