Computational investigation of hydrogen storage in boron nitride nanotubes by using quantum chemical methods

Bu tezde, çeşitli bor-nitrür nano kafes yapıların, B12N12, B24N24, B36N36, B48N48 ve B60N60, hidrojen depolama kapasiteleri DFT de dahil olmak üzere ab initio kuantum kimyasal yöntemlerle hesapsal olarak incelenmiştir. DFT ve MP2 yöntemleri en küçük nano kafes yapısı olan B12N12 içerisine bir hidrojen molekülü depolanmasının kompleksi kararsız hale getirdiğini göstermiştir, B24N24 nano kafes yapısının içerisine bir hidrojen molekülü kararlı olarak yerleştirilebilir, 2H2@B36N36 kompleksi H2@B36N36 kompleksine göre daha kararlıdır. En kararlı 4H2@ B48N48 kompleksi 4 hidrojen molekülünün B48N48 tarafından sığabilmesiyle oluşur ve 7H2@B60N60 kompleksi enerji bakımından en kararlı komplekstir. Bu çalışmanın sonuçlarına göre bor-nitrür nano yapılarının iç oyukları genişledikçe bu nano yapıların hidrojen depolama kapasiteleri artar. Bilhassa, bor-nitrür nano kafes ve nano yapıları önemli bir hidrojen molekülü depolama materyeli olabilirler. Bu çalışmada kullanılan, B3LYP, PBE1PBE ve B97X-D kullanılan DFT metotları arasında B97X-Dfonksiyoneli hidrojen molekülü ve bor-nitrür nano yapılar arasındaki etkileşimi en iyi hesaplayan bir DFT fonksiyonelidir. Başka bir deyişle bu fonksiyonel kovalent olmayan etkileşimleri içeren sistemler için en uygun fonksiyoneldir. Ayrıca DFT- B97X-D hesaplarından elde edilen veriler kullanılarak, (BN)12 biriminin değişimine göre en kararlı kompleksi oluşturanın maksimum hidrojen molekülü sayısını hesaplayan bir denklem elde edildi