CHƯƠNG 2 LÝ THUYẾT HẤP THỤ VÀ CÁC VẬT LIỆU HẤP PHỤ
3.3. Hấp phụ của NO vào Graphene
Cấu trúc tinh thể của NO gồm một nguyên tử N (quả cầu màu xanh) liên kết hóa học với một nguyên tử o (quả càu màu đỏ). Độ dài của liên kết hóa học là 115 pm (hình 3.14)
Hình 3.14 Cẩu trúc phân tử khí NO 3.3.2. Hấp phụ của phân tử NO thẳng góc với mặt Graphene
Để biểu diễn sự hấp phụ của phân tử NO thẳng góc với mặt Gưaphene, một ô mạng chân không được đưa vào với các hằng số mạng a = b = 2.457476 Ả và c = 10.921983 Ả.
Góc lệch các trục: a = p = 90° và y = 120°.
Hình 3.15 Ô mạng chân không và liên kết của phân tử NO thắng góc với mặt Graphene (các nguyên tử các bon màu xám, các nguyên tử N màu xanh lam và các nguyên tử o màu đỏ).
-Quá trình tối ưu hỏa của N 0 hấp phụ vào Graphene thẳng
Với CASTEP chúng ta thu được quá tánh tối ưu hóa của năng lượng của NO hấp phụ vào Graphene thẳng vói các thông số đầu vào: năng lượng cắt 340eV. Năng lượng biến thiên tăng dần từ - 4320 eV theo từng bước tối ưu hóa, sau một số bước tối ưu hóa thì năng lượng sẽ không thay đổi ở giá trị - 4411.2 eV.
Năng lượng trên một nguyên tử, sự dịch chuyển của các nguyên tử và lực tác dụng lên các nguyên tử... biến thiên theo từng bước tối ưu hóa. Sau một số bước tối ưu hóa thì các đại lượng đó đều biến thiên với giá trị cụ thể là: năng lượng trên mỗi nguyên tử sẽ biến thiên trong khoảng từ 0.325eV -T -3.36 eV, sự dịch chuyển của các nguyên tử giảm dần từ -0.62 Ẳ xuống còn -2.26 Â và lực tác dụng lên các nguyên tử cực đại giảm từ 1.15 eV/ Ả xuống còn -3.36 eV /Ả .
■4420
1 2 3 4 5 & 7 8 9 10 11 L2
Bưởc tối ưu
— • — Energy Change (eVJatom) ▼
— ■- - Max. Displacement (ft) - - - Max. Force (eVjft)
2 3 4 5 Ế 7 8 9 10 LI 12
Bước tối ưu
Hình 3.16. Quá trình tẩi ỉm hỏa của liên kết của phân tử NO thẳng góc với mặt Graphene
Năng lượng (eV) Năng lượng (eV)
Hình 3.17. Mật độ trạng thái của Graphene khi các phân tử N 0 hấp phụ theo phương thẳng góc với mặt Graphene (trái) và mật độ trạng thái của
Graphene khỉ không có hấp phụ của các phân tử khí N 0 (phải).
3.3.2 Hấp phụ của phân tửNO xiên góc với mặt Graphene
Ô mạng chân không được đưa vào để biểu diễn sự hấp phụ của phân tử NO xiên góc với mặt Grraphene, với các hằng số mạng a = b = 2.457476 Ả và c = 10.921983 Ả. Góc lệch các trục: a =yổ = 90° yà 7 = 120°.
Hình 3.18. Ô mạng chân không và liên kết của phân tử NO xiên góc với mặt Graphene (các nguyên tử các bon màu xám,
các nguyên tử N màu xanh lam và các nguyên tử o màu đỏ)
-Quá trình tối ưu hóa của NO hấp phụ xiên góc với mặt Graphene
Với CASTEP chúng ta thu được quá trình tối ưu hóa của năng lượng của NO hấp phụ vào Graphene xiên với các thông số đầu vào: năng lượng cắt 340eV. Năng lượng biến thiên giảm dần từ -3500 eV theo từng bước tối ưu
hóa. Sau một số bước tối ưu hóa thì năng lượng sẽ không thay đổi ở giá trị - 3601.82 eV.Năng lượng trên một nguyên tử, dịch chuyển của các nguyên tử và lực tác dụng lên các nguyên tử biến thiên theo từng bước tối ưu hóa. Sau một số bước tối ưu hóa thì các đại lượng ừên đều biến thiên với giá trị cụ thể là: năng lượng ữên mỗi nguyên tử sẽ giảm từ 0.282 eV/nguyên tử xuống còn - 5,838 eV/nguyên tử. Sự dịch chuyển của các nguyên tử giảm dần từ -0.6562Ả xuống còn -3. 26Â và lực tác dụng lên các nguyên tử cực đại giảm từ 1.246 eV/Ả xuống còn -3.201eV/Ả
i4340
%^43ÉŨ
3-438Ũ g-440ũ -442Ũ
2-
V ' w “+■
1
\
o'
© 1
m + - ~4
o _ a •
<3ằ'
’ X - . — • — Energy Change (ev /a Com)
-4' - Max. Displacement (Â)
♦ —4 ---- ệ — ệ ---- ệ — 1
-5
• - - 4 - - Max, Force CeV/Ẵ)
1 2 3 4 5 6 7 8 9 LŨ 11 12 Bước tối ưu hỏa
2 3 4 5 6 7 s 9 10 LI 12
Bước tối ưu hỏa
Hình 3.19. Quá trình tối im hỏa của liên kết của phân tử NO xiên góc vởỉ mặt Graphene
1.6 5 L2
ẫ Lũ
ĨỊịi 3
J f 6
ĩ S '
*3 2
3 ° Li
-40 -30 -20 -10 0 Năng lượng (eV)
10 20
Năng lượng (eV)
Hình 3.20. Mật độ trạng thái của Graphene khi các phân tử NO hấp phụ theo phương xiên góc với mặt Graphene (trái) và mật độ trạng thái của Graphene
khi không cổ hấp phụ của các phân tử khí NO (phải).