بررسی ویژگی های مکانیک کوانتومی برخی نانو لوله های کربنی و نیترید بور دسته صندلی برای ایجاد باتری های یون منیزیم: یک مطالعه محاسباتی

نوع مقاله : علمی-پژوهشی

نویسندگان

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

چکیده

باتری‌های قابل شارژ یون منیزیم برای ذخیره‌ی انرژی الکتریکی مفید هستند زیرا فراوانی و چگالی انرژی منیزیم از لیتیم بیشتر است. در این تحقیق، با استفاده از محاسبات مکانیک کوانتومی ساختار اولیه‌ی نانولوله‌های کربنی تک‌دیواره دسته‌صندلی (4و4)، (5و5) و (6و6) با استفاده از روش ‌M06-2X و مجموعه پایه‌ی (d,p) 6-31gتوسط بسته نرم‌افزاری گوسین ۰۹ بهینه شده است. سپس، برهمکنش یون منیزیم با این ساختارها مطالعه شد تا قابلیت آنها برای ساخت باتری‌های منیزیمی ارزیابی شود. نتایج نشان می‌دهد که کمپلکس‌های ایجاد شده از این ساختارها انرژی‌های اتصال خوبی دارند و هرچه قطر خارجی نانو‌لوله‌ها بیشتر باشد انرژی اتصال مطلوب‌تر است. در واقع، فاصله انرژی این نانو‌لوله‌ها با افزایش قطر نانولوله‌ کاهش می‌یابد و بر قدرت اتصال آنها به یون منیزیم تأثیر می‌گذارد. از طرفی، نانو‌لوله‌های نیترید‌بور متناظر با نوع کربنی نیز با روش مشابهی بهینه شد و برهمکنش یون منیزیم با این ساختارها نیز بررسی شد. نتایج نشان می‌دهد که نانو‌لوله‌های نیترید‌بور با قطر خارجی کمتر کمپلکس‌های با انرژی اتصال بیشتر با یون منیزیم تشکیل می‌دهند. به طور کلی، هر دو نوع این نانو‌لوله‌ها گزینه‌های خوبی برای تهیه‌ی ماده‌ی آندی در باتری‌های یون منیزیم هستند. در نهایت، بیشتر شدن انرژی اتصال کمپلکس‌های آنها با یون منیزیم با افزایش ولتاژ باتری همراه است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

نشریه شیمی و مهندسی شیمی ایران

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 18 خرداد 1401

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار