مطالعه تئوري اثر جايگزيني اتم هاي آهن و تيتانيوم با اتم كربن در نانوصفحه هاي گرا فني و چگونگي تغيير فعاليت جذبي آنها

Theoretical study of the doping effects of iron and titanium atoms on the adsorption behavior of carbon nanosheet

در اين تحقيق، ساختار و توزيع الكترونيكي نانوصفحات گرافن پس از جايگزيني اتم‌هاي آهن و تيتانيوم با اتم‌هاي كربن در صفحه گرافن با استفاده از تئوري تابعي چگالي مورد بررسي قرار گرفته است. پس از بهينه‌سازي در سطح تئوري B3LYP / lanl2dz، مشخص شد كه جايگزيني اتم‌هاي آهن و تيتانيوم باعث كاهش شكاف نواري در نانوصفحات گرافن مي‌شود. اين كاهش براي اتم هاي آهن بيشتر از تيتانيوم است. از سوي ديگر، خواص ترموديناميكي محاسبه شده براي اين سيستم ها (مقادير آنتالپي منفي) نشان مي دهد كه واكنش گرمازا است. همچنين نانوصفحه گرافني با اتم داپ شده آهن با ميزان سختي 0.0055 داراي كمترين سختي و در نتيجه بيشترين واكنش پذيري در مقايسه با نانوصفحه داپ شده با اتم تيتانيوم با مقدار سختي شيميايي 0.0620 مي باشد.

In this research, the electronic structure and distribution of graphene nanosheets after replacing iron and titanium atoms with a carbon atom in graphene nanosheet has been investigated using density functional theory. After optimization at the level of B3LYP/lanl2dz theory, it was found that the replacement of iron and titanium atoms reduces the bandgap in graphene nanosheets. This reduction is greater for iron atoms than titanium. On the other hand, the calculated thermodynamic properties for these systems (negative enthalpy values) indicate that the reaction is exothermic. In addition, graphene nanosheets with a doped iron atom with a hardness of 0.0055 has the lowest hardness and therefore the highest reactivity compared to nanosheet with doped titanium atom with a chemical hardness of 0.0620.