بررسی امکان سنجی تصفیه آلاینده های گازی دی اکسیدکربن، هیدروژن دی سولفید و اکسیدهای نیتروژن توسط چارچوب های آلی- فلزی با استفاده از شبیه سازی مولکولی

Investigate the feasibility of treating gaseous emissions of carbon dioxide, nitrogen oxides, hydrogen disulfide by metal organic frameworks using molecular simulation


چاپ صفحه
پژوهان
صفحه نخست سامانه
مجری و همکاران
مجری و همکاران
منابع
منابع
علوم پزشکی شهید بهشتی
علوم پزشکی شهید بهشتی

مجریان: محمد شادمان , عباس شاهسونی

کلمات کلیدی: آلودگی هوا- جاذب های آلی-فلزی- دی اکسید کربن- اکسیدهای نیتروژن

اطلاعات کلی طرح
hide/show

کد طرح 5075
عنوان فارسی طرح بررسی امکان سنجی تصفیه آلاینده های گازی دی اکسیدکربن، هیدروژن دی سولفید و اکسیدهای نیتروژن توسط چارچوب های آلی- فلزی با استفاده از شبیه سازی مولکولی
عنوان لاتین طرح Investigate the feasibility of treating gaseous emissions of carbon dioxide, nitrogen oxides, hydrogen disulfide by metal organic frameworks using molecular simulation
کلمات کلیدی آلودگی هوا- جاذب های آلی-فلزی- دی اکسید کربن- اکسیدهای نیتروژن
نوع طرح بنیادی-کاربردی
نوع مطالعه مطالعه برای ساخت دارو یا تجهیزات
مدت اجراء - روز 240
ضرورت انجام تحقیق گسترش روز افزون سوخت¬های فسیلی که دارای منابع محدود در زمین می¬باشند و اثرات مخرب زیست-محیطی حاصل از آن¬ها از جمله افزایش گازهای گلخانه¬ای و از بین رفتن لایه محافظ زمین و در نتیجه گرم شدن تدریجی زمین و تغییرات آب و هوایی، از مسائل اصلی زمان ما محسوب می¬شوند. بنابراین می¬توان گفت که چالش بزرگ زیست-محیطی امروزه حذف آلاینده¬های گازی مانند دی¬اکسیدکربن، هیدروژن¬دی¬سولفید، اکسیدهای گوگرد و اکسیدهای نیتروژن به منظور تصفیه و پالایش هوا است. استفاده از ترکیباتی که بتوانند گازهای آلاینده را با مکانسیم¬هایی مانند جذب فیزیکی حذف نمایند، ضمن اینکه توانایی بازیافت آنها نیز بالا باشد، یکی از شیوه¬های غلبه بر آلودگی هوا است که در بسیاری از صنایع کاربرد دارند. بنابراین امروزه تحقیقات فراوانی بر روی تهیه و مطالعه نانوساختارهای متفاوت مانند چارچوبهای آلی- فلزی انجام می¬گیرد. این ترکیبات دارای خواص و تخلخل های قابل کنترل می¬باشند. سطح فعال بالای این جاذب ها باعث شده است که پژوهش¬های زیادی بر روی آنها در زمینه ذخیره¬سازی گازهای مهم انجام گیرد. همچنین با کنترل ساختار این ترکیبات، میزان تخلخل و گزینش¬پذیری آنها را کنترل و بهینه نمود. تحقیق حاضر با استفاده از روش¬های متعدد مدلسازی کوانتمی و شبیه¬سازی مولکولی تلاش می¬کند، تا عوامل ساختاری چه به لحاظ اتمی و چه به لحاظ هندسی- چارچوبهای آلی- فلزی و قابلیتهای جذبی متنوعی آنها را پارامتریزه نموده تا از یک سو، برای کاربردهای عملی مسیر مطالعه کمتر و هموارتری طی شده و از سوی دیگر مکانسیم جداسازی گازها نیز به طور واضح¬تری مشخص شود. هدف این پژوهش طراحی چارچوب¬های آلی-فلزی جدید با ساختارهایی است که با آن¬ها بتوان به جذب بالاتری برای گازهای آلاینده موجود در هوا دست پیدا نمود. از اهداف مهم دیگر در انجام این طرح پژوهشی، پیش¬بینی نانوساختارهای ویژه آلی-فلزی به منظور پالایش ترکیبات هوا در کشور ایران است.
هدف کلی تعیین امکان تصفیه آلاینده¬های گازی دی¬اکسیدکربن، هیدروژن¬دی¬سولفید و اکسیدهای نیتروژن توسط چارچوب¬های آلی-فلزی با استفاده از شبیه¬سازی مولکولی
خلاصه روش کار در اینجا خلاصه ای از روش اجرای طرح به صورت ترتیبی اشاره می¬شود. 1- انتخاب یک مجموعه داده مناسب 2- رسم و بهینه¬سازی ساختار شیمیایی چارچوبهای آلی-فلزی 3- انجام محاسبات بر اساس تئوری متابعت چگالی برای پیش بینی ساختار صحیح سه بعدی چارچوبهای آلی-فلزی 4- انجام محاسبات DFT (Density Functional Theory) برای محاسبه برهمکنش و پیش بینی ساختار چگالی الکترونی بین چارچوبهای آلی-فلزی و گازهای مهمان 5- محاسبه برهمکنش چارچوبهای آلی-فلزی با گازهای مهمان با روش شبیه¬سازی مونت-کارلو جهت تعیین میزان جذب و جداسازی آنها در چارچوبهای¬های آلی-فلزی 6- استفاده از نتایج ردیف 5 برای انجام محاسبات شبیه¬سازی دینامیک مولکولی جهت تعیین برهمکنش¬های مؤثر بر فعالیت اتم¬های چارچوبهای آلی-فلزی با گازهای مهمان شامل دی¬اکسیدکربن، هیدروژن¬دی¬سولفید و اکسیدهای نیتروژن 7- مقایسه نتایج محاسبات DFT و شبیه¬سازی دینامیک مولکولی از لحاظ انرژی و میزان جذب و جداسازی گازهای مهمان 8- تصحیح مراحل 4، 5 و 6 جهت دستیابی به نیروهای بین مولکولی صحیح برای بدست آوردن نتایج صحیح در مرحله 7 9- ارزیابی و طراحی نهایی چارچوبهای نهایی و گزارش میزان جذب و جداسازی گازهای مهمان مانند دی¬اکسیدکربن، هیدروژن¬دی-سولفید و اکسیدهای نیتروژن

اطلاعات مجری و همکاران
hide/show

نام و نام‌خانوادگی سمت در طرح نوع همکاری درجه‌تحصیلی پست الکترونیک
یداله محرابیهمکار دکترای تخصصی پی اچ دیmehrabi@sbmu.ac.ir
اکبر اسلامیهمکار دکترای تخصصی پی اچ دیaeslami@sbmu.ac.ir
بهمن فرجمندهمکارهمکاری در جمع آوری اطلاعات farajmand@znu.ac.ir
محمد شادمانمجریمتدولوژیستدکترای تخصصی پی اچ دیshadman@znu.ac.ir
عباس شاهسونیمجری اصلیاجراء طرحدکترای تخصصی پی اچ دیashahsavani@sbmu.ac.ir

منابع
hide/show

1- Hamon, L., Serre, C., Devic, T., Loiseau, T., Millange, F., Ferey, G., Weireld, G. D., 2009, Comparative Study of Hydrogen Sulfide Adsorption in the MIL-53(Al, Cr, Fe),MIL-47(V), MIL-100(Cr), and MIL-101(Cr) Metal-Organic Frameworks at Room Temperature, J. AM. CHEM. SOC. 131, 8775–8777. 2- Leus, K., 2012, The Development of Vanadium and Titanium Containing Metal Organic Frameworks for Applications in Adsorption and Heterogeneous Catalysis, Ph. D. Thesis. Department of Inorganic and Physical Chemistry