Please use this identifier to cite or link to this item: https://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77781
Title: Adsorption of hydrogen gas on polymorphic zirconium dioxide surfaces
Other Titles: การดูดซับแก๊สไฮโดรเจนบนผิวพหุสัณฐานเซอร์โคเนียมไดออกไซด์
Authors: Monrada Petchmark
Advisors: Vithaya Ruangpornvisuti
Other author: Chulalongkorn University. Faculty of Science
Issue Date: 2021
Publisher: Chulalongkorn University
Abstract: Adsorption of hydrogen gas on polymorphic zirconium dioxide (ZrO2) surfaces including cubic, tetragonal and monoclinic phase denoted by c-ZrO2(111), t-ZrO2(101) and m-ZrO2(111), respectively has been investigated using the periodic density functional theory (DFT) calculation. The stabilities of perfect and oxygen vacancy defective ZrO2 surfaces are in orders: c-ZrO2(111) > t-ZrO2(101) > m-ZrO2(111) and [c-ZrO2(111)+VO] > [t-ZrO2(101)+VO] > [m-ZrO2(111)+VO], respectively. The abilities of hydrogen adsorption on perfect and oxygen vacancy defective ZrO2 surfaces are in orders: [c-ZrO2(111)+VO] (∆Eads = –4.13 eV) > [m-ZrO2(111)+VO] (∆Eads = –3.31 eV) > [t-ZrO2(101)+VO] (∆Eads = –2.91 eV) > c-ZrO2(111) (∆Eads = –1.89 eV) > m-ZrO2(111) (∆Eads = –1.67 eV) > t-ZrO2(101) (∆Eads = –0.27 eV). The lanthanide-doped c-ZrO2(111) surfaces were obtained and exhibit hydrogen adsorption stability. Hydrogen adsorption ability on Eu-[c-ZrO2(111)+VO] (∆Eads = –0.80 eV)is higher than on Ce-[c-ZrO2(101)] (∆Eads = –0.21 eV). The oxygen vacancy defective polymorphic ZrO2 surfaces exhibit a high potential for hydrogen-storage materials. The [t-ZrO2(101)+VO], [m-ZrO2(111)+VO] and m-ZrO2(111) surface types have been recommended as hydrogen-sensing materials via electrical resistance measurement.
Other Abstract: การดูดซับแก๊สไฮโดรเจนบนผิวพหุสัณฐานเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ ประกอบไปด้วย   โครงสร้างชนิดคิวบิก(111), เททระโกนอล(101) และโมโนคลินิก(111) ได้รับการคำนวณด้วยวิธี    พีริออดิกดีเอฟที  ความเสถียรของโครงสร้างผิวเซอร์โคเนียมไดออกไซด์แบบสมบูรณ์พบว่ามีลำดับดังนี้  c-ZrO2(111) > t-ZrO2(101) > m-ZrO2(111) และแบบมีช่องว่างของออกซิเจนอะตอมมีความเสถียรของโครงสร้างตามลำดับดังนี้ [c-ZrO2(111)+VO] > [t-ZrO2(101)+VO] > [m-ZrO2(111)+VO]   ความสามารถในการดูดซับแก๊สไฮโดรเจนบนผิวแบบสมบูรณ์และแบบมีช่องว่างของออกซิเจนอะตอมพบว่ามีลำดับดังนี้  [c-ZrO2(111)+VO] (∆Eads = –4.13 eV) > [m-ZrO2(111)+VO] (∆Eads = –3.31 eV) > [t-ZrO2(101)+VO] (∆Eads = –2.91 eV) > c-ZrO2(111) (∆Eads = –1.89 eV) > m-ZrO2(111) (∆Eads = –1.67 eV) > t-ZrO2(101) (∆Eads = –0.27 eV)   โครงสร้างผิว c-ZrO2(111) ที่ถูกเจือด้วยธาตุแลนทาไนด์ได้รับการคำนวณ และความสามารถในการดูดซับแก๊สไฮโดรเจนบนผิว Eu-[c-ZrO2(111)+VO] (∆Eads = –0.80 eV) มีค่ามากกว่าการดูดซับบนผิว Ce-[c-ZrO2(101)] (∆Eads = –0.21 eV).โครงสร้างผิวเซอร์โคเนียมไดออกไซด์แบบมีช่องว่างของออกซิเจนอะตอมพบว่ามีศักยภาพในการเป็นวัสดุกักเก็บแก๊สไฮโดรเจน   และผิวเซอร์โคเนียมไดออกไซด์ชนิด [t-ZrO2(101)+VO], [m-ZrO2(111)+VO] และ m-ZrO2(111) พบว่าสามารถใช้เป็นวัสดุตรวจจับแก๊สไฮโดรเจน โดยการตรวจวัดความต้านทานไฟฟ้า
Description: Thesis (M.Sc.)--Chulalongkorn University, 2021
Degree Name: Master of Science
Degree Level: Master's Degree
Degree Discipline: Chemistry
URI: http://cuir.car.chula.ac.th/handle/123456789/77781
URI: http://doi.org/10.58837/CHULA.THE.2021.69
metadata.dc.identifier.DOI: 10.58837/CHULA.THE.2021.69
Type: Thesis
Appears in Collections:Sci - Theses

Files in This Item:
File Description SizeFormat 
6270093823.pdf3.61 MBAdobe PDFView/Open


Items in DSpace are protected by copyright, with all rights reserved, unless otherwise indicated.