叠杯型碳纳米管储氢机理研究

发布时间：2024-05-09 03:12

　　在全球共同面对传统化石能源枯竭和环境污染加剧的大背景下,氢能源作为最环保的低碳能源成为世界关注的焦点,但在氢能的开发利用过程中,储氢问题是氢能源发展的主要瓶颈。其中,物理吸附类储氢材料具备孔隙丰富、比表面积大以及瞬时氢脱附量等特点,从碳材料角度出发,叠杯型碳纳米管(CSCNT)的结构在碳基材料中具有明显的优势,但对该结构在储氢机理方面还在探索中,因此本文选择叠杯型碳纳米管进行储氢机理研究。首先,分别详细介绍了理论方法中的分子动力学和蒙特卡洛方法,概述了它们的基本思想和求解思路。本文选择Materials Studio软件模拟吸附机制,主要使用MS软件中的Forcite模块和Sorption模块,用于在微观层面上解释氢分子在叠杯型碳纳米管中的吸附机制。其次,研究氢分子在单个CSCNT外表面不同吸附位点的作用机理,同时探究CSCNT在不同结构参数和物性参数条件下的储氢效果。其中,结构参数包括锥顶角38.9°、60°、83.6°和112.9°,以及叠杯之间的层间距3.35?、4?、5?、6?和7?;物性参数包括压力1-10MPa,以及温度77K、273K和298K。通过超额吸附量、吸附热和氢...

【文章页数】：68 页

【学位级别】：硕士

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摘要
ABSTRACT
第1章 绪论
    1.1 氢能源背景及意义
    1.2 储氢现状及分析
    1.3 叠杯型碳纳米管研究进展
        1.3.1 碳纳米管发展形式
        1.3.2 碳纳米管的性质
        1.3.3 碳纳米管储氢现状及分析
    1.4 本论文研究内容
第2章 理论基础
    2.1 量子力学
    2.2 分子动力学
        2.2.1 基本原理
        2.2.2 数值求解
        2.2.3 分子力场
    2.3 蒙特卡洛方法
        2.3.1 基本思想
        2.3.2 计算步骤
    2.4 计算软件
        2.4.1 Forcite模块
        2.4.2 Sorption模块
    2.5 本章小结
第3章 叠杯型碳纳米管储氢机理研究
    3.1 建立模型
    3.2 模型设置
        3.2.1 力场选择
        3.2.2 周期性边界条件
    3.3 结果和讨论
        3.3.1 吸附位点对氢分子的影响
        3.3.2 结构参数对CSCNT吸附氢分子的影响
        3.3.3 环境参数对CSCNT吸附氢分子的影响
    3.4 本章小结
第4章 阵列叠杯型碳纳米管储氢机理研究
    4.1 引言
    4.2 阵列CSCNT吸附位点研究
        4.2.1 不同VDW距离的CSCNT吸附位点研究
        4.2.2 不同排列方式的CSCNT吸附位点研究
    4.3 阵列CSCNT吸附氢分子研究
        4.3.1 不同排列方式的CSCNT吸附氢分子研究
        4.3.2 不同平均直径的CSCNT吸附氢分子研究
    4.4 本章小结
结论
参考文献
致谢



本文编号：3968231