Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

Presentasi sedang didownload. Silahkan tunggu

M. Saeedian, M. Mahjour-Shafiei, E. Shojaee, M. R. Mohammadizadeh Kapasitas Panas Spesifik Nanopartikel TiO 2 PPT by Heliokinesis Group.

Presentasi serupa


Presentasi berjudul: "M. Saeedian, M. Mahjour-Shafiei, E. Shojaee, M. R. Mohammadizadeh Kapasitas Panas Spesifik Nanopartikel TiO 2 PPT by Heliokinesis Group."— Transcript presentasi:

1 M. Saeedian, M. Mahjour-Shafiei, E. Shojaee, M. R. Mohammadizadeh Kapasitas Panas Spesifik Nanopartikel TiO 2 PPT by Heliokinesis Group

2 pendahuluan  Pada riset-riset sebelumnya telah ditunjukkan bahwa:  penambahan nanopartikel ke dalam base fluids cenderung meningkatkan sifat transfer panas  Beberapa literatur yang melakukan investigasi pada nanofluida “TiO2-air” diantaranya:  Murshed et al: pengukuran transfer panas partikel TiO 2 (10 – 40 nm)  Boerio et al: pengukuran kapasitas panas nanopartikel rutile & anatase (7 nm)  Xin-Ming et al: pengukuran kapasitas panas rutile (15 & 75 nm) dan anatase (14 nm) PPT by Heliokinesis Group

3 pendahuluan  Investigasi teoretik: 1. Ukuran kecil (< 10 nm)  Berlaku model kontinuum elastik  Berlaku model Valence Force Field (VFF) 2. Ukuran besar (efek kuantum diabaikan)  Model kontinuum dan VFF tidak dapat dipakai  Berlaku model yang melibatkan efek ukuran dan efek permukaan pada struktur bulk PPT by Heliokinesis Group

4 pendahuluan  Salah satu literatur yang melakukan investigasi pada nanopartikel berukuran kecil:  Pavan et al: Studi nanopartikel TiO 2 menggunakan simulasi molekukar dinamik  Saeedian dkk mengikuti metode Wang et al (pendekatan Zhang- Benfield) untuk menginvestigasi sifat panas untuk partikel berukuran nm  Saeedian dkk mengelompokkan partikel kecil (14 & 15 nm) dan partikel besar (75 nm) dalam studi ini PPT by Heliokinesis Group

5 Model dan Komputasi  Melibatkan DOS fonon dari struktur bulk  Perhitungan fonon struktur bulk untuk 3 polimorf TiO 2 (rutile, anatase, brookite) dilakukan menggunakan DFPT  Perhitungan menggunakan Quantum Espresso  “Relaxed structure” polymorph digunakan untuk mengamati kurva dispersi fonon  Energi cutoff 44 Ry PPT by Heliokinesis Group

6 Model dan Komputasi  “k-point mesh” dalam perhitungan energi adalah 4x4x4 untuk semua polymorph  “Mesh” digunakan untuk menghitung konstanta gaya interatomik pada kasus struktur rutile & anatase  Kapasitas panas dari bulk diamati dengan menggunakan DOS fonon dengan mengikuti persamaan: Mesh 4x4 Mesh 4x4x4 adalah densitas massa bulk, V adalah volume kristal, q menandai titik-titik BZ ke-1 PPT by Heliokinesis Group

7 Model dan Komputasi  Efek ukuran dan efek permukaan mode akustik berbeda dengan mode optik  kapasitas panas dari mode akustik dipisahkan dengan kapasitas panas dari mode optik (pendekatan Zhang & Benfiled)  Kapasitas panas yang diamati dari kontribusi mode akustik biasanya digunakan untuk mencari kecepatan suara PPT by Heliokinesis Group

8 Model dan Komputasi Menggunakan pendekatan Debye Kecepatan suara PPT by Heliokinesis Group

9 Model dan Komputasi  kapasitas panas efektif = kapasitas panas mode optik (C V,O )+ kapasitas panas mode akustik (C V,A ) C V =C V,O ( ω E )+C V,A ( ω =vq) dengan frekuensi einstein ω E =k B θ E /h  ω E dan v dimodivikasi agar terdapat efek ukuran dan permukaan dengan menggunakan variabel-variabel: PPT by Heliokinesis Group

10 Model dan Komputasi PPT by Heliokinesis Group  Modifikasi ω E dan v untuk mode optik

11 Model dan Komputasi PPT by Heliokinesis Group  Modifikasi ω E dan v untuk mode akustik

12 Model dan Komputasi PPT by Heliokinesis Group  Sehingga, kapasitas panas nanopartikel diamati dengan: C V,NP =C V,O(NP) +C V,A(NP)  Suhu Debye didapat dari DOS fonon akustik, dan frekuensi einstein dari DOS fonon optik.  Semua mode optik mempunyai frekuensi einstein yang sama

13 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group  Asumsi: nanopartikel cukup besar (10 – 100 nm), definisi BZ ke-1 masih valid.  Semakin kecil ukuran partikel (efek ukuran) menyebabkan penurunan Cv, karena jumlah “k-point” dalam BZ ke-1 berkurang (sedikit sumasi Cv)  Transisi dari bulk ke nanopartikel (berlaku tekanan negatif) menurunkan frekuensi fonon, konsekuensinya terjadi peningkatan Cv (efek permukaan)  Perhitungan Saeedian dkk menunjukkan bahwa efek permukaan merupakan efek yang dominan untuk nanopartikel-nanopartikel TiO 2.

14 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group  Tidak mungkin bisa mengukur Cv secara eksperimen, tapi bisa dihitung dari spektra fonon.  Mudah untuk mengukur CP secara eksperimen, tapi tidak bisa diamati melalui spektra fonon  Secara termodinamik ada hubungan antara Cv dan Cp, dan pada suhu rendah keduanya hampir bernilai sama. Jadi bisa dong Cv diganti dengan Cp pada suhu rendah? That’s right!. Itulah yang udah dilakukan Saeedian dkk.

15 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group

16 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group

17 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group

18 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group

19 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group

20 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group

21 Hasil dan Diskusi PPT by Heliokinesis Group Mikrostruktur pada ukuran kecil tidak lagi relevant

22 Kesimpulan PPT by Heliokinesis Group  Model Wang yang sudah dimodifikasi untuk menginvestigasi kapasitas panas spesifik dari nanopartikel 3 polimorf TiO 2 yang stabil dalam kisaran ukuran 10 – 100 nm.  Hasil studi cocok dengan hasil eksperimen untuk kasus nanopartikel rutile dan anatase.  Model ini merupakan model free-parameter, hanya membutuhkan DOS fonon bulk untuk mengamati panas spesifik nanopartikel-nanopartikel  Berdasarkan model modifikasi ini, partikel-partikel dengan ukuran yang lebih besar dari 70 nm berlaku seperti struktur bulk.  Peninkatan drastis kapasitas panas spesifik partikel-partikel yang berukuran kurang dari 15 nm (bebas dari mikrostruktur mereka)

23 Referensi PPT by Heliokinesis Group  Specific Heat Capacity of TiO2 Nanoparticles. M. Saeedian, M. Mahjour-Shafiei, E. Shojaee, and M. R. Mohammadizadeh


Download ppt "M. Saeedian, M. Mahjour-Shafiei, E. Shojaee, M. R. Mohammadizadeh Kapasitas Panas Spesifik Nanopartikel TiO 2 PPT by Heliokinesis Group."

Presentasi serupa


Iklan oleh Google