مطالعه ی قابلیّت نانوساختارهای بر پایه ی گرافن به عنوان باتری های یون سدیم

نوع مقاله: علمی-پژوهشی

نویسندگان

گروه شیمی، دانشکده علوم، دانشگاه زابل، زابل، ایران

چکیده

در این تحقیق، نانو‌‌ساختارهای بر پایه‌ی گرافن با روش‌های شیمی کوانتمی محاسباتی شبیه‌سازی شده و برهمکنش‌های مجزّای یون‌های ایزوالکترونیک سدیم و فلورید با وجه‌های درونی و بیرونی آن‌ها مطالعه شده است. همچنین، برهمکنش‌های همزمان این یون‌ها با وجه‌های درونی و بیرونی نانو‌ساختار‌ها با دو مدل بررسی شده است. در مدل اول، یون فلورید با وجه بیرونی و یون سدیم با وجه درونی نانو‌ساختار‌ها بطور همزمان برهمکنش می‌دهد و در مدل دوم، موقعیّت‌های یون‌ها تعویض شده تا اثر آن بر انرژی‌های اتّصال کمپلکس‌های سه‌تایی مربوطه مطالعه شود. نتایج مشخّص نمود که انرژی‌های اتّصال در مدل اول نسبت به مدل دوم به طور میانگین به میزان 1/90 کیلو کالری بر مول بیشتر است. بعلاوه، کاهش عدم استقرار الکترونی/ افزایش عدم استقرار الکترونی در حلقه‌ی مرکزی نانو‌ساختارها برای برهمکنش یون‌ها با وجه بیرونی آنها در مدل اول/مدل دوم مطلوب‌تر است. نتایج پیشنهاد می‌کند که نانو‌‌ساختار‌های بر پایه‌ی گرافن به دلیل داشتن ویژگی‌های منحصر به فرد ساختاری و الکترونی بسترهای خوبی برای برهمکنش‌های یون‌ها هستند و می‌توانند به عنوان باتری‌های یون سدیم در نظر گرفته شوند. همچنین، افزایش انحنای نانو‌ساختار‌ها منجر به عامل‌دار شدن بهتر وجه‌های بیرونی آنها با یون‌های با بار منفی می‌شود و می‌توان با تغییر دادن چگالی‌های ابر الکترونی دیواره آنها عملکرد‌شان را به عنوان باتری‌های یونی بهینه نمود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات