在h-BN纳米薄膜上轻型默卡坦的取向依赖吸附:DFT洞察力和实验验证
Abbas Aleghafouri1,2, Fatemeh Ektefa3, Shohreh Fatemi1,2
1School of Chemical Engineering, College of Engineering, University of Tehran, Enghelab St., P.O.Box 11155-4563, Tehran 11155-4563, Iran.
ACS omega
|October 13, 2025
概括
六角化 (h-BN) 纳米薄膜有效地吸附燃料中的轻. 由于增强的范德瓦尔斯力,由于燃料净化和传感器设计至关重要,吸附强度随着默卡坦尺寸的增加而增加.
科学领域:
- 材料科学 材料科学 材料科学
- 计算化学计算化学
- 环境科学 环境科学
背景情况:
- 从燃料中去除硫对于环境保护和发动机性能至关重要.
- 开发具有成本效益和高性能吸附剂对于高效的硫整治至关重要.
- 六角性化 (h-BN) 纳米片显示出作为先进的吸附材料的前景.
研究的目的:
- 在h-BN纳米薄膜上研究轻度默卡坦 (乙烯,烯,丁烯) 的吸附机制.
- 为了确定首选的吸附方向和量化吸附亲和力.
- 阐明控制h-BN.mercaptan吸附的电子相互作用.
主要方法:
- 密度函数理论 (DFT) 对能量最小化和吸附能量的计算.
- 分子中的原子量子理论 (QTAIM) 和自然键轨道 (NBO) 分析电子结构.
- 计算结果与实验吸附数据进行比较以进行验证.
主要成果:
- 平行配置在热力学上是有利的,而向侧排列则显示最大的吸附亲和力.
- 由于增强的范德瓦尔斯相互作用,吸附能量随着默卡普坦大小 (乙烯<<丁) 的增加而增加.
- AIM和NBO分析显示,从较大的默卡普坦到h-BN的电子转移增加,与吸附强度相关.
结论:
- h-BN纳米薄膜是轻型默卡坦的有效吸附剂,吸附受分子大小和方向的影响.
- 计算框架准确地预测吸附能量,验证其用于吸附剂设计的实用性.
- 研究结果支持使用h-BN在用于燃料脱硫和气体传感应用的先进吸附剂中.
