Quantum Study ofPristine and Doped Boron Nitide Nanoparticles as a Sensor for Toxic Chlorinated Gases (Cyanogen Chloride, Phosgene, …)

Moladoust, Roghayeh and Mousavi Khoshdel, Sayyed Morteza and Vessally, Esmail and Esrafili, Mehdi (2018) Quantum Study ofPristine and Doped Boron Nitide Nanoparticles as a Sensor for Toxic Chlorinated Gases (Cyanogen Chloride, Phosgene, …). Doctoral thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
2524117_0c054d98-24df-4d48-b7a2-cb67a80fa875.pdf

Download (1MB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

In this thesis, the sensing properties of boron nitride nanostructures i.e. pristine BN sheet, Al-BN sheet, Si-BN sheet, BN nanocones i.e. BN-B, BN-N with 180 disclination angle and a trigonal ring at the apex, BN nanocone with a disclination angle of 60°and a five-membered ring at the apexand B24N24 nanocage for toxic chlorinated gases (ClCN, Cl2CO, Cl3PO, Cl3CNO2) are studied via density functional theory (DFT). Our studies results with density of states (DOS) plots indicate that electronic properties of Al-BN sheet in comprative with other sheets, are more affected. As a result, it can be used for detecting chlorinated gases as a proper sensor. While, Si-BN sheets can not be used as proper sensors, because of high adsorption energies and high recovery time, but they are more reactive to these molecules and cause decomposition them to the fragments with less toxicity effects. In BN nanocones, the recovery of BN-B nanocones from the chloropicrin molecule is an impossible task, because of more negative adsorption energy and cycloaddition process. But the BN-N nanocones can be used for detecting chloropicrin as a efficient sensor, because of the more changes in electonic conduction upon the adsorption process and converting itto electronic signal in electronic circuits and also a short recovery timefor the desorption molecule. Also, abtained results of adsorption comparative calculations between BN nanosheets, BN nanocone and B24N24 nanocage indicate that Al-BN nanosheets posseses high electronic sensitivity to ClCN molecule.We believe that the results of this study can be useful to design, fabrication and development of BN-based devices to detect toxic gases.

Item Type: Thesis (Doctoral)
Persian Title: مطالعات کوانتومی نانوذرات بور نیترید خالص و آلائیده شده به عنوان حسگر گازهای سمی کلردار (کلرید سیانوژن، فسژن و ...)
Persian Abstract: در این پایان¬نامه، خواص حسگری نانوساختارهای بور-نیتریدی نظیر نانوصفحات خالصBNو آلائیده شده¬¬¬¬¬یآلومینیم و سیلیسAl-BN، Si-BN، انواع مختلف نانومخروط¬هایBN، نظیر BN-B و BN-Nبا زاویه¬ی180 درجه و حلقه سه ضلعی در راس، نانومخروط BNبا زاویه¬ی60 درجه و حلقه پنج ضلعی در راس ونانوقفس B24N24برای گازهای سمی کلردار (کلرید سیانوژن، فسژن، فسفریل-کلرید و کلروپیکرین) با استفاده از نظریه¬ی تابعی چگالی (DFT)مورد مطالعه قرار می¬گیرد. نتایج مطالعات با آنالیز دانسیته¬ی حالات الکترونی (DOS) نشان می¬دهد که در فرآیند جذب مولکول¬های گازی، خواص الکترونیکی نانوصفحات Al-BN نسبت به حالت خالص و حالت آلائیده شده با سیلیس، بیشتر تحت تاثیر قرار می¬گیرند و بنابراین به عنوان سنسور کارآمد برای شناسایی مولکول¬های گازی می¬توانند کاربرد داشته باشند. در¬حالی¬که، نانوصفحات Si-BN به¬دلیل انرژی جذب بسیار بالا و زمان بازیابی بالا،به¬عنوان سنسور گازی مطلوب، کارآیی ندارند و اغلب واکنش¬پذیری بالایی از خود نشان می¬دهند و منجر به تفکیکمولکول¬های سمی به اجزائی با اثر سمیت کمتر می¬شوند که برای محیط زیست مضرات کمتری دارند. در مورد نانومخروط¬هایBN، ریکاوری نانومخروط BN-Bبرای مولکول کلروپیکرینبه¬دلیل انرژی جذب منفی¬تر و فرآیند حلقه¬زایی یک امر سخت و غیرممکن می¬باشد، در-حالی¬که در نانومخروط BN-Nبعد از فرآیند جذب مولکول به¬دلیل تغییرات بیشتردر هدایت الکتریکی و تولید سیگنال الکترونی در مدار الکتریکی و زمان بازیابی کمتر در واجذب مولکول، به¬عنوان سنسور مناسب برای شناسایی گاز سمی به¬کار می¬رود. همچنین، نتایج حاصل از محاسبات مقایسه¬ای جذب بین نانوصفحات، نانومخروط¬هایBN و نانوقفس B24N24نشان داد که نانوصفحات Al-BN حساسیت الکترونیکی بالایی به مولکول کلرید سیانوژن دارند. نتایج حاصل از این مطالعات می¬تواند برای طراحی، ساخت و توسعه¬ی سنسورهای غیرکربنی مبتنی بر نانوساختارهای بور-نیتریدی مفید باشد.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Mousavi Khoshdel, Sayyed MortezaUNSPECIFIED
Vessally, EsmailUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Esrafili, MehdiUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Divisions: Subjects > Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Faculty of Basic Sciences > Department of Chemistry
Date Deposited: 24 Jun 2019 05:28
Last Modified: 24 Jun 2019 05:28
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/6956

Actions (login required)

View Item View Item