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相似文献
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1.
碱金属掺杂碳纳米管储氢量差异的理论分析   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用巨正则蒙特卡罗方法模拟锂掺杂单壁碳纳米管阵列(SWCNTA-Single Walled Carbon Nanotube Array)和钾掺杂SWCNTA的物理吸附储氢。重点研究了碱金属原子的种类和掺杂位置对SWCNTA储氢的影响。通过分析碱金属掺杂SWCNTA与氢分子间相互作用的差异及其变化的原因,给出了碱金属掺杂SWCNTA储氢量差异的理论解释,并对今后的研究工作提出了新的建议。  相似文献   

2.
张立波  程锦荣 《计算物理》2007,24(6):740-744
采用巨正则蒙特卡罗方法模拟常温、中等压强下单壁氮化硼纳米管阵列的物理吸附储氢,重点研究压强、纳米管阵列的管径和管间距对单壁氮化硼纳米管阵列物理吸附储氢的影响.计算结果表明,氮化硼纳米管阵列的储氢性能明显优于碳纳米管阵列,在常温和中等压强下的物理吸附储氢量(质量百分数)可以达到和超过美国能源部提出的商业标准.并给出相应的理论解释.  相似文献   

3.
采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)研究了单壁氮化硼纳米管(SWBNNTs)和单壁碳纳米管(SWCNTs)的物理吸附储氢性能,主要对比研究了纳米管的管径、温度和手性对二者物理吸附储氢量的影响. 研究结果表明:在低温下,SWBNNTs的物理吸附储氢性能优于相应的SWCNTs;但是随着温度的升高,二者的物理吸附储氢性能差别越来越小,在常温下,SWBNNTs不具备有比SWCNTs更强的物理吸附储氢性能,而是和相同条件下的SWCNTs相差不大,只是在高压下的物理吸附储氢量稍稍大于SWCNTs,并给出了合理的理论解释 关键词: 巨正则蒙特卡罗方法(GCMC) 单壁氮化硼纳米管(SWBNNTs) 单壁碳纳米管(SWCNTs) 储氢  相似文献   

4.
采用巨正则蒙特卡罗方法 ,模拟常温、1 0MPa下氢在扶手椅型多壁壁碳纳米管中的物理吸附过程 .氢分子之间、氢分子与碳原子之间的相互作用采用Lennard Jones势能模型 .研究了双壁碳纳米管外 (内 )径固定而内 (外 )径改变时的物理吸附储氢情况 ,发现氢分子主要储存在双壁碳纳米管的管壁附近 ,当双壁碳纳米管的内外管壁间距由 0 .34nm增大到 0 .6 1或 0 .88nm时可有效增加物理吸附储氢量 ,并给出了相应的理论解释 .在此基础上 ,计算了管壁间距为 0 .34、0 .6 1和 0 .88nm时的三壁碳纳米管的物理吸附储氢量 ,并与相同条件下单壁和双壁碳纳米管的物理吸附储氢量作了比较 ,发现多壁碳纳米管的物理吸附储氢量随碳管层数的增加而减小 .  相似文献   

5.
锂改性点缺陷石墨烯储氢性能的第一性原理研究   总被引:1,自引:0,他引:1  
本研究采用基于密度泛函理论的第一性原理方法计算了两种石墨烯点缺陷处原子的分波态密度(PDOS),能带结构和差分电荷密度等,研究了锂掺杂对两种本征石墨烯缺陷C-Bridge和C7557电子结构的改性,以及对其储氢能力的影响.结果表明Li原子能够稳定的掺杂且不易形成团簇,并且Li原子掺杂石墨烯能够对石墨烯能带中的狄拉克锥和费米面起到调控作用,增强了缺陷石墨烯的电子活性.本征缺陷石墨烯的储氢能力较弱,缺陷石墨烯的储氢能力可以通过Li掺杂来改善.  相似文献   

6.
BC3复合纳米管的储氢性能研究   总被引:1,自引:1,他引:0  
采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)研究了BC3复合纳米管的物理吸附储氢性能,获得了该纳米管在不同温度和压强下的吸附等温线,及其在不同条件下的物理储氢吸附量,并和相应的碳纳米管进行了对比研究.结果表明,BC3纳米管在所有条件下的储氢性能均优于相应的碳纳米管,因而它是一种比碳纳米管更强的氢存储介质,并从纳米管和H2分子以及H2分子和H2分子之间的平均总相互作用能的分布情况等因素出发解释了这两种纳米管有不同储氢行为的原因.  相似文献   

7.
结构与尺寸对碳纳米管物理吸附储氢的影响   总被引:3,自引:2,他引:1  
采用巨正则蒙特卡罗方法,在298K和10MPa下,系统地研究了碳纳米管及其阵列的物理吸附储氢量与单壁管的管径、多壁管的层间距和管层数、单壁管阵列的管间距和排列方式的关系.发现单壁管的管径等于6nm时,管内的储氢密度达到最大;多壁管的层间距由034nm增大至061或088nm时,物理吸附储氢量明显增大;单壁管阵列的管间距等于17nm时,其管外间隙处的储氢密度达到最大,且方阵阵列优于三角阵列;当单壁管阵列的管间距大于06nm时,其管外的储氢密度均大于管内的储氢密度.指出合理地选择单壁管的管径、多壁管的层间距、单壁管阵列的管间距和排列方式,可以有效地提高碳纳米管及其阵列的物理吸附储氢量,并给出了相应的理论解释.  相似文献   

8.
赵银昌  戴振宏  隋鹏飞  张晓玲 《物理学报》2013,62(13):137301-137301
本文基于第一性原理密度泛函理论, 证实了锂原子可以均匀地吸附在二维结构的BC3片两侧, 同时被吸附的锂原子不会抱团. 通过计算表明, 被吸附的锂原子浓度达到33.3%时, Li+BC3体系具有最高的储氢比例12.57 wt.%. 然后, 通过热力学分析预测了在室温 (300 K) 下, 115–250 atm之间, Li+BC3体系可以达到上述储氢比例, 这不仅符合美国能源部的要求, 也满足了应用中的安全需要. 关键词: 第一性原理 储氢 3二维结构')" href="#">Li+BC3二维结构  相似文献   

9.
采用密度泛函方法对锂原子修饰线型硼原子链团簇Li2Bn(n=2~8)的结构及其储氢性能进行理论研究. 结果显示, Li原子可键合于硼链团簇的两端,氢能以分子形式吸附在Li原子周围, 每一个Li原子最多可吸附4个氢分子, 氢分子的平均吸附能为2.020 ~ 2.832 kcal.mol-1. 其中Li原子修饰B2小团簇的质量储氢分数最大,为31.24 wt%,表明在常温常压条件下它有可能成为一种潜在的储氢媒介.  相似文献   

10.
采用巨正则蒙特卡罗方法(GCMC)研究了BC3复合纳米管的物理吸附储氢性能,获得了该纳米管在不同温度和压强下的吸附等温线,及其在不同条件下的物理储氢吸附量,并和相应的碳纳米管进行了对比研究。结果表明,BC3纳米管在所有条件下的储氢性能均优于相应的碳纳米管,因而它是一种比碳纳米管更强的氢存储介质,并从纳米管和H2分子以及H2分子和H2分子之间的平均总相互作用能的分布情况等因素出发解释了这两种纳米管有不同储氢行为的原因。  相似文献   

11.
朱玥  李永成  王福合 《物理学报》2016,65(5):56801-056801
本文利用基于密度泛函理论的第一性原理分别研究了MgH2(001)表面H原子扩散形成H2分子释放出去的可能路径及金属Li原子掺杂对其影响. 研究结果表明: 干净MgH2(001)表面第一层释放H原子形成H2分子有两种可能路径, 其释放能垒分别为2.29和2.50 eV; 当将Li原子替代Mg原子时, 两种H原子扩散释放路径的能垒分别降到了0.31和0.22 eV, 由此表明Li原子掺杂使MgH2(001)表面H原子扩散形成H2释放更加容易.  相似文献   

12.
New materials for hydrogen storage of Li-doped fullerene (C20, C28, C36, C50, C60, C70)-intercalated hexagonal boron nitrogen (h-BN) frameworks were designed by using density functional theory (DFT) calculations. First-principles molecular dynamics (MD) simulations showed that the structures of the C n -BN (n = 20, 28, 36, 50, 60, and 70) frameworks were stable at room temperature. The interlayer distance of the h-BN layers was expanded to 9.96–13.59 Å by the intercalated fullerenes. The hydrogen storage capacities of these three-dimensional (3D) frameworks were studied using grand canonical Monte Carlo (GCMC) simulations. The GCMC results revealed that at 77 K and 100 bar (10 MPa), the C50-BN framework exhibited the highest gravimetric hydrogen uptake of 6.86 wt% and volumetric hydrogen uptake of 58.01 g/L. Thus, the hydrogen uptake of the Li-doped C n -intercalated h-BN frameworks was nearly double that of the non-doped framework at room temperature. Furthermore, the isosteric heats of adsorption were in the range of 10–21 kJ/mol, values that are suitable for adsorbing/desorbing the hydrogen molecules at room temperature. At 193 K (–80 °C) and 100 bar for the Li-doped C50-BN framework, the gravimetric and volumetric uptakes of H2 reached 3.72 wt% and 30.08 g/L, respectively.  相似文献   

13.
盛喆  戴显英  苗东铭  吴淑静  赵天龙  郝跃 《物理学报》2018,67(10):107103-107103
利用Li原子对硅烯进行表面修饰是提高硅烯氢存储能力的一种有效方法.为了充分挖掘Li修饰硅烯的氢存储性能,本文采用范德瓦耳斯作用修正的第一性原理计算方法,对不同Li吸附组分下硅烯的结构、稳定性和氢存储能力进行了研究.研究结果表明,硅烯体系能够在Li组分从0.11增加到0.50时保持稳定,其最大储氢量随Li组分的增加而增大,氢气平均吸附能则存在减小趋势;当Li组分达到0.50而饱和时,硅烯体系具有最大的储氢量,相应的质量储氢密度为11.46 wt%,平均吸附能为0.34 eV/H2,远高于美国能源部设定的储氢标准,表明提高Li组分甚至使其达到饱和在理论上能有效提高Li修饰硅烯的储氢性能.此外,通过对Mulliken电荷布居、差分电荷密度和态密度的分析,发现Li修饰硅烯的储氢机制与电荷转移诱导的静电相互作用和轨道杂化作用有关.研究结果可为Li修饰硅烯在未来氢存储领域的应用提供理论指导.  相似文献   

14.
We propose a new generation of materials to maximize reversible H2 storage at room temperature and modest pressures (<20 bars). We test these materials using grand canonical Monte Carlo simulations with a first-principles-derived force field and find that the Li pillared graphene sheet system can take up 6.5 mass% of H2 (a density of 62.9 kg/m(3) at 20 bars and room temperature. This satisfies the DOE (Department of Energy) target of hydrogen-storage materials for transportation. We also suggest ways to synthesize these systems. In addition we show that Li-doped pillared single-wall nanotubes can lead to a hydrogen-storage capacity of 6.0 mass% and 61.7 kg/m(3) at 50 bars and room temperature storage, which is close to the DOE target.  相似文献   

15.
The present work is an effort to study the effects of Li doping on the structural and transport properties of the solid polymer electrolyte, poly-ethelene oxide (PEO) (molecular weight, 200,000). Li-doped PEO was synthesized by treating PEO with n-Butyllithium in hexane for different doping concentrations. It is seen that the crystallinity of the doped PEO decreases on increasing the Li doping concentration and XRD and FTIR studies support this observation. FESEM images give better details of surface morphology of doped PEO samples. The TGA curves of PEO and Li-doped PEO samples reveal the weight loss region, and it is observed that the weight loss process of the solid polymer electrolyte is gradual rather than abrupt, contrary to the case of liquid electrolytes. The purity and the electrochemical stability of the samples were established by cyclic voltammetry studies. Impedance measurements were carried out to estimate the ionic conductivity of Li-doped PEO samples. The present value of ionic conductivity observed at room temperature in Li-doped PEO is about five orders higher than that of pure PEO and is quite close to that of liquid electrolytes. It is inferred that, ionic conductivity of the sample is increasing on increasing the Li doping concentration due to enhanced charge carrier density and flexibility of the doped sample structure. The ionic mobility and ionic transport are significantly improved by the less crystallinity and higher flexibility of the Li-doped PEO samples which in turn are responsible for the enhanced ionic conductivity observed.  相似文献   

16.
This paper applies a density functional theory(DFT) and grand canonical Monte Carlo simulations(GCMC) to investigate the physisorptions of molecular hydrogen in single-walled BC 3 nanotubes and carbon nanotubes.The DFT calculations may provide useful information about the nature of hydrogen adsorption and physisorption energies in selected adsorption sites of these two nanotubes.Furthermore,the GCMC simulations can reproduce their storage capacity by calculating the weight percentage of the adsorbed molecular hydrogen under different conditions.The present results have shown that with both computational methods,the hydrogen storage capacity of BC 3 nanotubes is superior to that of carbon nanotubes.The reasons causing different behaviour of hydrogen storage in these two nanotubes are explained by using their contour plots of electron density and charge-density difference.  相似文献   

17.
利用杂化密度泛函B3LYP方法,在6-311+G(d,p)基组水平上对Si_6和Li修饰的Si_6团簇的几何结构和电子性质及储氢性能进行模拟计算和理论研究.结果表明,Si_6团簇最低能量构型为笼型结构,纯Si_6团簇不能有效吸附氢分子.Li原子的引入显著改善了Si_6团簇的储氢能力.以两个Li原子端位修饰Si_6团簇为载体,其氢分子的平均吸附能为1.692~2.755 kcal/mol,每个Li原子周围可以有效吸附五个氢分子,储氢密度可达9.952 wt%.合适的吸附能和较高储氢密度表明Li修饰Si_6团簇有望成为理想的储氢材料.  相似文献   

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