三种石墨炔材料储氢性能的多尺度模拟研究

发布时间：2024-03-03 13:11

　　随着工业化进展的加快,传统化石能源的消耗也急剧增加,能源短缺和环境污染问题日益凸显。因此,发展绿色新能源已经成为共识。氢气是一种可再生且燃烧热值高的清洁能源,得到了各界的广泛关注。寻找合适的载体材料进行氢气存储,是该领域面临的一个主要问题。近年来,利用多孔纳米材料储氢的方法得到了人们越来越多的关注。其中,石墨炔是一种新型二维碳基材料,具有传统非金属二维材料的优良特性,比如比表面积大,质地轻等特点。同时,与石墨烯相比,石墨炔在储氢方面的性能更加突出。本文通过结合第一性原理及蒙特卡洛模拟对三种石墨炔材料:H_4,4,4-graphyne,T_4,4,4-graphyne和Triphenylene-graphdiyne的储氢过程及其原理进行了深入的探索。论文中主要工作如下所述:(1)研究发现Na原子在H_4,4,4-graphyne表面的最佳吸附位位于炔环中心上方,最终通过4个Na原子修饰H_4,4,4-graphyne结构以应用于储氢,Na原子的平均结合能大于其本身内聚能,说明能够稳定吸附于材料表面而不发生团聚...

【文章页数】：60 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

图3.1H4,4,4-graphyne结构的2×2超胞,其中（a）和（b）分别为俯视图及侧视图，虚线

南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章H4,4,4-graphyne的储氢性能研究15中心上方位置），H2（矩形碳环中心上方位置）和C（24元超大碳环的角落位置）。钠原子在这三个位置上的结合能分别为3.05eV，2.74eV和3.00eV。非常明显，由于钠原子在H1位置上的....

图3.2(a)图是四个钠原子修饰的H4,4,4-graphyne原胞结构，(b)-(e)图则表示每个钠原子吸附1-5个氢分子

南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章H4,4,4-graphyne的储氢性能研究16eV/H2，处于理想吸附能(0.2-0.4eV/H2)的范围内。接下来，研究每个钠原子吸附两个氢分子的情况。如图3.2(c)所示，此时两个氢分子分别占据了炔环的两个角位置的上方，且向对应的....

图3.377K，233K和298K三种不同的温度下，储氢密度随着外界压强变化的情况；插图

南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第三章H4,4,4-graphyne的储氢性能研究

图4.1T4,4,4-graphyne结构的2×2超胞,其中(a)和(b)分别为俯视图及侧视图，虚线部分表示的是T4,4,4-graphyne的原胞

南京邮电大学专业学位硕士研究生学位论文第四章T4,4,4-graphyne的储氢性能研究21图4.1T4,4,4-graphyne结构的2×2超胞,其中(a)和(b)分别为俯视图及侧视图，虚线部分表示的是T4,4,4-graphyne的原胞。灰色球代表碳原子。然而，对于这两种金属....

本文编号：3917832