بررسی برهمکنش نانو لوله کربنی با ماده انفجاری تتریل با استفاده از نظریه تابعی چگالی

نویسندگان

1 باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، دانشگاه آزاد اسلامی واحد یادگار امام خمینی ره شهر ری، تهران، ایران

2 گروه شیمی،دانشکده علوم پایه،دانشگاه آزاداسلامی واحد یادگارامام خمینی(ره)شهرری،تهران،ایران

چکیده

در این تحقیق، برهمکنش نانو لوله کربنی تک دیواره با تتریل با استفاده از روش نظریه تابعی چگالی مورد مطالعه قرار گرفت. در این راستا، ابتدا ساختار ترکیبات مورد مطالعه، مورد بهینه سازی هندسی قرار گرفتند. سپس، محاسبات IR، اوربیتال های پیوندی طبیعی NBO و اوربیتال های مولکولی FMO بر روی آنها انجام شد. نتایج به دست آمده از جمله پارامترهای ترمودینامیکی محاسبه شده مانند تغییرات انرژی آزاد گیبس ΔGad، تغییرات آنتالپی ΔHad و ثابت تعادل ترمودینامیکی Kth نشان دادند که جذب سطحی تتریل بر روی سطح نانو لوله کربنی تک دیواره گرما زا، خودبخودی و برگشت ناپذیر می‌باشد. تاثیر دما نیز بر روی فرآیند جذب سطحی تتریل بررسی شد و نتایج حاکی از آن بود که با کاهش دما راندمان فرآیند جذب سطحی بیشتر می‌شود. مقادیر ظرفیت گرمایی ویژه، نشان دادند که پس از برهمکنش تتریل با نانو لوله کربنی میزان حساسیت آن نسبت به گرما به طور قابل ملاحظه ای کاهش می‌یابد. نتایج محاسبات آنالیز اوربیتال های مولکولی هم بیانگر آن بود که از نانو لوله کربنی می‌توان در ساخت سنسورهای الکتروشیمیایی جدید برای اندازه گیری تتریل استفاده نمود زیرا مقدار گاف انرژی بعد از جذب شدن تتریل بر روی سطح نانو لوله کربنی افزایش محسوسی یافته است که از این کاهش رسانایی الکتریکی می توان به عنوان سیگنال جهت شناسایی الکتروشیمیایی تتریل استفاده نمود.

کلیدواژه‌ها


[1]H.H.Cady,“The crystals tructure of N-Methyl-N,2,4,6-tetra nitroaniline (Tetryl ),’’Acta Crystallo graphica, 23,601-609,1967.
[2]P.C.Hariharan,W.S.Koski,J.J.Kaufman,“Abinitio MODPOT/VRDDO/MERGE calculations on energetic compounds. 111. nitro explosives: polyamino polynitro benzenes (including DATB,TATB,and Tetryl)", International Journal of Quantum Chemistry,23,1493-1504,1983.
[3]S.D.Harvey,R.J.Fellows,J.A.Campbell,D.A.Cataldo,“Determination of the explosive2,4,6 trinitrophenylmethylnitramine (tetryl) and its transformation products in soil,” Journal of Chromatography, 605, 227-240,1992.
[4]I.E.Lindstorm,“Planar shock initiation of porous tetryl”, Journal of Applied Physics,41,337-350,1970.
[5]A.Mustafa,A.A.Zahran,“Tetryl,pentyl,hexyl,and nonyl preparation and explosive properties”, Journal of Chemical & Engineering Data,8,135-150,1963.
[6]S.R.Myers,J.A.Spinnato,“Metabolism,tissuedis tribution,and pharmacokinetics of N-methyl-N-2,4,6-tetranitroaniline (tetryl ), ”Environmental Toxicology and Pharmacology,24,206-211,2007.
[7]D.NgocKhue,T.D.Lam,N.V.Chat,V.Q.Bach,D.B.Minh,V.D.Loi,N.V.Anh,“Simultaneous degradation of 2,4,6-trinitrophenyl-N-methylnitramine(Tetryl) and hexahy dro-1,3,5-trinitro-1,3,5triazine (RDX)in polluted waste water using some advanced oxida tion processes,”Journal of Industrial and Engineering Chemistry,20,1468-1475,2014.
[8]T.V.Reddy,G.R.Olson,B.Wiechman,G.Reddy,J.Torsella,F.B.Daniel,G.J.Leach,“Toxicity of tetryl (N-Methyl-N,2,4,6-Tetra nitro aniline) in F344 Rats”, International Journal of Toxicology,18,97-107,1999.
[9]M.E.Fuller,J.Kruczek,R.L.Schuster,P.L.Sheehan,P.M.Arienti,“Bioslurry treatment for soils contaminated with very high concentrations of 2,4,6 trinitrophenyl methy lnitramine(tetryl)”, Journal of Hazardous Materials,100,245-257,2003.
[10]J.Hilton,C.N.Swanston,“Clinical manifestation softetry landtrinitrotoluene”, British Medical Journal, 2, 509-510, 1941.
[11]S.J.Toal,W.C.Trogler,“Polymer sensors for nitroaro matice xplosives detection,” Journal of Materials Chemistry, 16, 2781-2883,2006.
[12]R.C.Stringer, S.Gangopadhyay,S.A.Grant, “Detection of nitro aromatic explosives using a fluorescent-labeled imprinted polymer,” Analitycal Chemistry,82,4015-4019,2010.
[13]J.D.Rodgers,N.J.Bunce,“Treatment methods for theremediation of nitroaromatic explosives,”Water Research,35,2101-2111,2001.
[14]Y.Pan,W.Zhu,H.Xiao,“Theoretical studies of aseries of azaoxaisowurtzitane cage compounds with high explosive performance and lowsensitivity,”Computational and Theoretical Chemistry,1114,77-86,2017.
[15]G.Han,R.J.Gou,F.Ren,S.Zhang,C.Wu,S.Zhu,“Theoretical investigation into the influence of molar ratio on binding energy,mechanical property and detonation performance of 1,3,5,7-tetranitro-1,3,5,7-tetrazacyclo octane(HMX)/1-methyl-4,5-dinitroimidazole (MDNI) cocrystal explosive,”Computational and Theoretical Chemistry,1109,27-35,2017.
[16]P.Ma,Y.Pan,J.C.Jiang,S.G.Zhu,“Molecular Dynamic simulation and density functional theory insight into the nitrogen rich explosive1,5-diaminotetrazole(DAT)",Procedia Engineering,211,546-554,2018.
[17]M.D.Esrafili,“N2O reduction over a fullerene-like boron nitride nanocage:ADFT study”,Physics Letters,38,2085-2091,2017.
[18]A.Vinu,T.Mori,K.Ariga,“New families of mesoporous materials”,Science and Technology of Advanced Materials,7,753-771,2006.
[19]M.T.Baei,M.Moghimi,A.shojaei,“Benzene adsorption on C24 fullerene,”Biosciences,Biotechnology Research Asia,12,1363-1366,2015.
[20]A.Hosseinian,E.Vessaly,S.yahyaei,L.Edjlali,A.Bekhradnia,“Adensity functional theory study on the interaction between5-Fluorouracil drug and C24 fullerene,”Journal of Cluster Science,28,2681-2692,2017.
[21]N.Madadi Mahani,“Quantum Chemical Study of Interaction of PLGA Polymeric Nanoparticles as Drug Delivery with Anti-Cancer Agents of Thiazoline,”International Journal of New Chemistry,6,34-42,2019.
[22]R.Ahmadi,N.Madahzadeh Darini,“Study of 5-Picrylamino-1,2,3,4-tetrazole (PAT) with nano structures of fullerene and boronnitridenano-cages in different conditions of temperature,using density functional theory,”International Journal of Bio-Inorganic Hybrid Nanomaterials, 5, 273-278, 2016.
[23]R.Ahmadi,L.Shemshaki,“The thermodynamic parameters of the formation of derivatives of 1-(4-nitrophenyl)-1H-Tetrazole(NPHT)with Boron Nitridenano-cage structure in different temperature conditions,theDFT method,”International Journal of Bio-InorganicHybrid Nano materials, 5,141-146,2016.
[24]R.Ahmadi,M.R.JalaliSarvestani,“Investigating the effect of doping graphene with silicon in the adsorption of alanine by density functional theory,”Physical Chemistry Research,6,639-655,2018 In organic Hybrid Nanomaterials,5,273-278,2016.
[25]M.Rezaei Sameti,S.Azadi Doureh, “The AIM,NBO Thermodynamic,and Quantum Study of the Interaction Nitramide Molecule with Pristine,B,As and B&As Doped of AlNNTs, ”International Journal of New Chemistry,6,109-132,2019.
[26]A.Ghaempanah,M.Babaei,N.Mosavari,“Reaction Between Thiouracil Derivatives and Chloroasetic Acidin Gas and SolublePhases:A Theoretical Study,”International Journal of New Chemistry, 6,178-189,2019.
[27]A.Mohasseb,“Adsorption of Tetryl on the Surface of Carbon Nanocone: A Theoretical Investigation, ”International Journal of New Chemistry,6,215-223,2019.
[28]R.Ahmadi,“Study of thermodynamic parameters of (TATB)and its fullerenederivatives with different number of Carbon(C20,C24,C60),indifferent conditions of temperature,using density functional theory,”International Journal of Nano Dimension,8,250-256,2017.
[29]M.Culebras,A.M.Lopez,C.M.Gomez,A.Cantarero,“Thermal sensor based on a polymer nanofilm,”Sensors and Actuators A,239,161-165,2016.
[30]M.R.Jalali Sarvestani,L.Hajiaghbabaei,J.Najafpour,S.Suzangarzadeh,“1-(6-choloroquinoxaline-2-yl)Hydrazine as an excellentionophore for preparation of acobalt selective electrode and potentiometric measuring of vitaminB-12 in pharmaceutical samples,”Analytical and Bioanalytical Electrochemistry,10, 675-698, 2018.
[31]P.Ravi,M.G.Gore,S.P.,Tewari,A.K.,Sikder,“DFT study on the structure and explosive properties of nitropyrazoles,”Molecular Simulation,38,218-226,2013.