• شماره ركورد
    24670
  • شماره راهنما
    CHE2 912
  • عنوان

    فهم جذب فيزيكي گاز CO2 در يك مايع يوني سه كاتيوني غيرخطي عامل دار شده با گروه‌هاي آمين و هيدروكسيل: يك مطالعه‌ي شبيه سازي ديناميك مولكولي

  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    شيمي - شيمي فيزيك
  • دانشكده
    شيمي
  • تاريخ دفاع
    1404/01/27
  • صفحه شمار
    99 ص.
  • استاد راهنما
    مجيد موسوي
  • استاد مشاور
    مهرانگيز ترك زاده
  • كليدواژه فارسي
    شبيهسازي ديناميك مولكولي , روشCOSMO-RS , مايع يوني سه كاتيوني غيرخطي , جذب CO2 , اثر رطوبت , ويژگي هاي ساختاري , ويژگي هاي ديناميكي
  • چكيده فارسي
    در اين پژوهش به مطالعه¬ي رفتار و خواص يك مايع يوني سه¬كاتيوني غيرخطي داراي گروه¬هاي عاملي آمين و هيدروكسيل و برهمكنش¬هاي آن با آب و CO2 از طريق شبيه¬سازي¬هاي ديناميك مولكولي و تحليل¬هاي COSMO-RS پرداخته¬ خواهد شد. ابتدا با استفاده از شبيه‌سازي‌هاي ديناميك مولكولي، رفتار سامانه‌هاي مختلف شامل مايع يوني خالص، مخلوط‌هاي دوتايي (مايع يوني-آب و مايع يوني-CO2) و مخلوط سه‌جزئي (مايع يوني-آب-CO2) مورد مطالعه قرار گرفته است. نتايج نشان داده است كه شبيه¬سازي¬ها با استفاده از ميدان نيروي منتخب، هم¬خواني قابل¬توجهي با داده¬هاي تجربي در پيش¬بيني خواص فيزيكي مانند چگالي و گرانروي دارند. افزودن آب موجب كاهش چگالي شده است، در حالي كه افزودن CO2 چگالي را افزايش داده است. تحليل ساختارها نشان داده است كه در مايع يوني خالص، قوي¬ترين برهمكنش بين آنيون كلر و هيدروژن رأس حلقه¬¬ي ايميدازوليوم (HR)رخ مي¬دهد. همچنين معلوم گرديده است كه در سامانه سه¬جزئي مايع يوني، آب و CO2، الگوي تعاملات شباهت بيشتري به سامانه دوجزئي مايع يوني-آب دارد كه حاكي از تأثير غالب آب در مقابل تعاملات ضعيف¬تر و ناپايدارCO2 در تشكيل پيوندهاي هيدروژني قوي و پايدار است. تحليل تحرك يون¬ها و مولكول¬ها نشان داده است كه در مايع يوني خالص، آنيون كلر تحرك بالاتري نسبت به كاتيون دارد. به¬طوركلي، نتايج شبيه سازي ديناميك مولكولي نشان داده است كه افزودن آب به سامانه، ساختار ميكروسكوپي و ديناميك پيوندهاي هيدروژني را به طور قابل¬توجهي تغيير مي‌دهد و منجر به كاهش ظرفيت جذب CO2 مي‌شود. تحليل COSMO-RS حاكي از آن بوده است كه حلاليت CO2 در مايع يوني مورد مطالعه به طور معناداري تحت تأثير دما و فشار قرار مي¬گيرد. گزينش¬پذيري بالاي CO2 نسبت به گازهايي مانند H2، CO، و CH4، پتانسيل اين مايع يوني را در كاربردهاي جداسازي گازهاي صنعتي نشان مي¬دهد. با اين حال، نتايج نشان داده است كه حضور رطوبت به¬شدت ظرفيت جذب CO2 را كاهش مي¬دهد كه چالشي كليدي در كاربردهاي عملي مي¬باشد. در نهايت، اين مطالعه نشان داده است كه مكانيسم جذبCO2 توسط مايع يوني مورد مطالعه، عمدتاً بر تعاملات بين سه جايگاه N، O و C در كاتيون متمركز است و احتمال مشاركت C-site در جذب فيزيكي و شيميايي بيشتر است.
  • كليدواژه لاتين
    Molecular dynamics simulation , COSMO-RS method , Nonlinear tricationic ionic liquid , CO2 absorption , Humidity effect , Structural properties , Dynamical properties
  • عنوان لاتين
    Understan‎ding the physical absorption of CO2 in a non-linear tricationic ionic liquid (NLTCIL) functionalized with amine an‎d hydroxyl groups: a molecular dynamics simulation study
  • گروه آموزشي
    شيمي فيزيك
  • چكيده لاتين
    This work aims to investigate the behavior an‎d properties of a nonlinear tricationic ionic liquid containing amine an‎d hydroxyl functional groups, as well as its interactions with water an‎d CO₂, through molecular dynamics simulations an‎d COSMO-RS analysis. Initially, molecular dynamics simulations were employed to study various systems, including Pure ionic liquid, Binary mixtures (ionic liquid–water an‎d ionic liquid–CO₂) an‎d Ternary mixture (ionic liquid–water–CO₂). The results indicated that simulations using the selec‎ted force field exhibit significant agreement with experimental data in predicting physical properties such as density an‎d viscosity. The addition of water led to a decrease in density, whereas the addition of CO₂ resulted in an increase in density. Structural analysis revealed that in the pure ionic liquid, the strongest interaction occurs between the chloride anion an‎d the hydrogen at the imidazolium ring head (HR). Furthermore, in the ternary system (ionic liquid–water–CO₂), the interaction pattern more closely resembles that of the binary ionic liquid–water system, indicating the dominant effect of water in contrast to the weaker an‎d less stable interactions of CO₂ in forming strong an‎d stable hydrogen bonds. The analysis of ion an‎d molecular mobility demonstrated that in the pure ionic liquid, the chloride anion exhibits higher mobility compared to the cation. Overall, molecular dynamics simulations showed that the addition of water significantly alters the microscopic structure an‎d hydrogen bond dynamics, leading to a reduction in CO₂ absorption capacity. The COSMO-RS analysis indicates that the solubility of CO₂ in the studied ionic liquid is significantly influenced by temperature an‎d pressure. The high selec‎tivity of CO₂ compared to gases such as H₂, CO, an‎d CH₄ highlights the potential of this ionic liquid for industrial gas separation applications. However, the results also showed that the presence of moisture severely reduces CO₂ absorption capacity, posing a key challenge for practical applications. Finally, this study reveals that the mechanism of CO₂ absorption by the ionic liquid is primarily centered on interactions between three sites (N, O, an‎d C) in the cation, with the C-site being more likely to participate in both physical an‎d chemical absorption.
  • تعداد فصل ها
    3
  • فهرست مطالب pdf
    131837
  • نويسنده

    حيدري الاسوند، سارا