نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 پژوهشکده مواد و سوخت هسته ای، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1339-14155 ،تهران ـ ایران

2 پژوهشکده فیزیک و شتابدهنده ها، پژوهشگاه علوم و فنون هسته‌ای، سازمان انرژی اتمی ایران، صندوق پستی: 1339-14155 ،تهران ـ ایران

3 گروه شیمی فیزیک و محاسباتی، دانشکده شیمی و علوم نفت، دانشگاه شهید بهشتی ، تهران ، ایران

10.24200/nst.2022.1167.1765

چکیده

جداسازی ایزوتوپ های سبک میتواند از طریق سازوکار محدودسازی در ساختارهای مزومتخلخل و یا جذب قوی حاصل گردد. چارچوب های آلی با توجه به ساختار متخلخل با اندازه قابل تنظیم و جایگاه‌های جذب نسبتا قوی گزینه های مناسبی جهت جداسازی ایزوتوپ به نظر می‌رسند. بر هم کنش غیرکووالان مولکول های هیدروژن با جایگاه های فلزی این ترکیبات میتواند امکان جداسازی ایزوتوپها را مهیا سازد. در این پژوهش تشکیل کمپلکس‌های دی هیدروژن در مجاورت جایگاه های فلزی باز چارچوب های فلزی-آلی مورد مطالعه قرار گرفته است. در گام نخست ساختار الکترونی چارچوب های فلزی-آلی مبتنی بر ردیف اول فلزات واسطه با استفاده از نظریه تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفته است. سپس با بهره گیری از رهیافت شیمی کوانتومی و ملاحظات مربوط به سطح انرژی پتانسیل برهم کنش بین مولکول هیدروژن و جایگاههای فلزی باز بررسی شده است. نتایج نشان میدهد که از میان فلزات مطالعه شده ساختار Fe-MOF چاه پتانسیل عمیق تری داشته و با توجه به جداسازی موثر انرژی نقطه صفر شانس بالاتری برای جداسازی ایزوتوپ ایجاد مینماید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

The separation of Hydrogen Isotopes via Modified MOFs

نویسندگان [English]

  • Masoud Arabieh 1
  • ِYavar Taghipour Azar 2
  • Shahab Naghavi 3
  • Seyed Javad Ahmadi 1
  • M. Khazaee 1

1 Nuclear Fuel Cycle Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box:11365-8486, Tehran-Iran

2 Physics and Accelerators Research School, Nuclear Science and Technology Research Institute, AEOI, P.O.Box:14395-836, Tehran-Iran

3 Department of Physical and computational chemistry, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran

چکیده [English]

Hydrogen isotopes separation can be achieved either by confinement in small mesoporous structures or by strong adsorption sites. MOFs are attractive candidates for isotope separation considering tunable pore structures and the potential to introduce adsorption sites. In this research, we investigate the formation of elongated dihydrogen complexes at vicinity MOF’s open metal sites as a promising reaction for isotope separation. In this regard, the electronic structure of all MOFs (M is the first-row transition metals) is studied based on Density functional theory. The quantum chemical approach suggests Fe-MOF as promising candidate for isotope separation by modeling the non-covalent interactions with the active site/H2 cluster.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Isotope separation,,
  • ,،Metal-organic frameworks,,
  • ,،Density functional theory,,
  • ,،Dihydrogen complexes