بررسی محاسباتی برهمکنش تترانیتروکاربازول با نانو قفس بورنیترید (B12N12)
محورهای موضوعی : شیمی کوانتومی و اسپکتروسکوپی
محمدرضا جلالی سروستانی
1
(باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام خمینی(ره) شهر ری، تهران، ایران)
کلید واژه: نظریه تابعی چگالی, تترانیتروکاربازول, نانوقفس بورنیتریدی, جذب سطحی, اوربیتالهای طبیعی پیوندی,
چکیده مقاله :
در این مطالعه، برهمکنش تترانیتروکاربازول (TNC) با نانو خوشه بورنیتریدی با استفاده از محاسبات مادون قرمز (IR) و اوربیتال های پیوندی طبیعی (NBO) و اوربیتال های مولکولی مرزی (هومو و لومو) مورد ارزیابی قرار گرفت. مقادیر منفی انرژی جذب سطحی، تغییرات آنتالپی و تغییرات انرژی آزاد گیبس حاکی از آن بود که جذب سطحی TNC بر روی سطح قفس بورنیترید گرما ده، خودبخودی و از لحاظ عملی امکان پذیر می‌باشد. افزایش ظرفیت گرمایی ویژه TNC بعد از جذب شدن بر روی سطح نانو قفس حاکی از آن بود که حساسیت ماده انفجاری نسبته به دما در حین برهمکنش با نانو قفس بورنیتریدی به طور محسوسی کاهش یافته. پارامترهای ساختاری مانند انرژی اوربیتال های هومو و لومو، گپ انرژی، الکتروفیلیسیته، پتانسیل شیمیایی، سختی شیمیایی، چگالی و انرژی نقطه صفر هم محاسبه شده و موردبحث قرار گرفتند. کاهش چشم گیر گپ انرژی بعد از جذب شدن TNC بر روی سطح B12N12 نشان داد که هدایت الکتریکی و خاصیت الکتروکاتالیتیک بعد از برهمکنش جاذب و جذب شونده تضعیف شده و از نانو قفس بورنیتریدی می‌توان برای ساخت حسگر الکتروشیمیایی نوین برای شناسایی و تعیین تترانیتروکاربازول استفاده کرد.
In this study, tetranitrocarbazole (TNC) interaction with boron nitride nanocluster was evaluated by infrared (IR), natural bond orbital (NBO) and frontier molecular orbital (FMO) computations. The negative values of adsorption energy, enthalpy changes, Gibbs free energy variations showed TNC adsorption on the surface of B12N12 is exothermic, spontaneous and experimentally feasible. The negative values of entropy changes showed adsorption process is inappropriate due to aggregation in TNC complexes with boron nitride nanocage. The NBO results indicated a monovalent bond is formed between the explosive and the nano-adsorbent with SP3 hybridization and their interaction is a chemisorption. The enhancement of specific heat capacity values of TNC after its adsorption on the surface of nanocage indicated the heat sensitivity of TNC has reduced significantly. Structural parameters including the energy of HOMO and LUMO orbitals, bandgap, electrophilicity, chemical potential, chemical hardness, density and zero-point energy were also calculated and discussed. The remarkable decrease in bandgap after the TNC adsorption on the surface of B12N12 demonstrated that the electrochemical conductivity and electrocatalytic properties decreased after adsorbate interaction with the adsorbent and this boron nitride nanocage can be used for construction of new electrochemical sensor in order to TNC detection and quantitation.
_||_
