مطالعه نظری جذب سطحی هیدروژن بر روی نانوساختارهای کبالت
چکیده
در این مطالعه، بررسی نظری جذب هیدروژن بر روی صفحات مختلف از ساختار شبکه مکعبی مرکز وجوه پر و همچنین خوشههای نانوساختاری فلز کبالت با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی (dft) انجام شده است. همه محاسبات با استفاده از نرمافزار adf و با تابع revpbe-d3(bj) زیرشاخهای از gga-d و مجموعه پایه dz انجام گرفته است. برای دستیابی به این منظور، ابتدا ساختار شبکه مکعبی مرکز وجوه پر (fcc) فلز کبالت از لحاظ انرژی بهینه گردید و سپس صفحات (100)، (110) و (111) از این شبکه جهت انجام بررسیهای جذب هیدروژن، انتخاب گردید. در ادامه، انرژی جذب هیدروژن (بهصورت اتمی و مولکولی) و فرکانسهای ارتعاشی آن‌ها در موقعیت جذبی سر به سر و سه پوشش متفاوت 25 درصد، 50 درصد و کامل (100درصد) برای هر صفحه، محاسبه گردید. نتایج حاصل از محاسبات نشان میدهد انرژیهای جذب هیدروژن، هم بهصورت مولکولی و هم بهصورت اتمی، با افزایش میزان پوشش سطح، کاهش مییابد. همچنین با مقایسه انرژی جذب سطحی اتم و مولکول هیدروژن بر روی صفحات مختلف، مشخص گردید که انرژی جذب سطحی متناسب با انرژی کشش سطحی (y) بوده و با افزایش انرژی کشش سطحی برای سطوح مورد مطالعه، افزایش مییابد. نتایج نشان میدهد که برای بلور fcc، روند افزایش انرژی کشش سطحی (y) صفحات (100)، (110) و (111)، بهصورت 111 y110yمیباشد. بر اساس نتایج بهدست آمده با افزایش انرژی کشش سطحی، فاصله اتم و مولکول هیدروژن نسبت به سطح کاهش و طول پیوند h-h در جذب مولکولی (فیزیکی) افزایش مییابد. همچنین فرکانسهای ارتعاشی مولکولها و اتمهای هیدروژن متصل شده به سطح و فرکانس ارتعاشی کششی h-h بر روی سطوح مختلف ساختار مکعب مرکز وجوه پر کبالت با افزایش انرژی کشش سطحی، بهترتیب افزایش و کاهش مییابد. نتایج بررسیهای انجام شده بر روی خوشههای کبالت نشان میدهد با کاهش ابعاد خوشه، انرژی جذب سطحی اتمهای هیدروژن افزایش مییابد.