Çeşitli nano-materyellerin hidrojen depolama kapasitelerinin ve ilgili özelliklerinin hesaplamalı kimya metotları kullanılarak incelenmesi

Bu tezde, Bor Nitrür (BN), Alüminyum Nitrür(AlN) ve Silisyum Karbür (SiC) gibi nano yapıların (nanokafes, nanolevha, vs.) hidrojen depolama ve ilgili özellikleri hesaplamalı kimya metotları kullanılarak incelenmiştir. BN, AlN ve SiC nanolevha yapılarında hidrojen molekülü ile en fazla etkileşime giren alanlar bulunur. Bu alanlar hidrojen molekülü için güvenli bölgeler olarak tanımlanabilir. Güvenli bölgelere göre, nanolevha yapıların hidrojen depolama özellikleri belirlenmiştir. Yapılan hesaplamalara göre, SiC nanolevha molekülü diğer nanolevha yapılara göre daha iyi bir hidrojen depolama aracıdır. Ayrıca CCSD(T) referans metoda göre kovalent olmayan zayıf etkileşimlere sahip BN ve AlN nanokafes sistemleri için en iyi Yerel Yoğunluk Teorisi (DFT) metodu ve yarı deneysel metodu belirlenmiştir. Kullanılan DFT metotları ve yarı deneysel metotlar arasında, bu tür sistemler için DFT-ωB97X-D ve PM6-DH2 metodları en iyi metot olarak belirlenmiştir. Ayrıca, PM6-DH2 metodu, DFT-ωB97X-D metodu kadar iyi sonuç verir ve hesaplama zamanı açışından ωB97X-D göre çok daha uygundur. Bunun yanında, bu tür nanokafes yapılar için, hidrojen molekülünün içsel mi yoksa dışsal olarak mı depo edilebileceği incelenmiştir. Yapılan hesaplamalara göre, AlN nanokafes yapısının içerisine hidrojen molekülü depo edilebilirken BN nanokafes yapısına edilemez. Bunun sebebi ise hidrojen molekülü BN nanokafesinin içerisinden geçerken B-N bağını kırar. Bir başka ifadeyle, BN nanokafes yapısı hidrojen molekülünü dışsal olarak depo edebilir. Hidrojen molekülü ilavesiyle AlN nanokafes yapısı, BN nanokafes yapısına göre daha kararlıdır. Bu yüzden AlN nanokafes yapısı BN nanokafes yapısına göre daha iyi bir hidrojen depolama materyalidir.