氫能源的應(yīng)用一直是科學研究的一項重要課題,這其中的重點之一就是新型儲氫材料的開發(fā)。近年來,石墨烯和六方氮化硼等二維材料被發(fā)現(xiàn)在多個領(lǐng)域有巨大的應(yīng)用潛力。本文從確定氫分子流體的逸度系數(shù)和狀態(tài)方程出發(fā),用少量的計算資源預測了擴張的雙層石墨烯與六方氮化硼材料的儲氫能力,由此得到了多孔碳材料和多孔六方氮化硼材料的準確氫存儲量;同時,對3D-石墨烯/六方氮化硼范德華異質(zhì)結(jié)構(gòu)體系的性質(zhì)進行了理論研究。本文主要包括以下幾個主要研究內(nèi)容:1.逸度參數(shù)法逸度在熱力學中表示實際氣體的有效壓力,它等于相同條件下具有相同化學勢的理想氣體的壓強。逸度與壓強的比值被稱之為逸度參數(shù)。有效連續(xù)模型和DFT計算（范德華修正項）相組合是合理設(shè)計新型氣體物理吸附儲存材料廉價且準確的理論方法。為了彌補這個方法中逸度系數(shù)和狀態(tài)方程只能夠用經(jīng)驗表達式這一缺陷,我們期望找到一種方法來確定具有完整物理意義的逸度系數(shù)表達方式。本章采用對真實氣體狀態(tài)方進行程維里展開的方法,通過對維里系數(shù)的理論計算,可以確定非極性粒子流體的逸度參數(shù),并獲得氫氣狀態(tài)的準確描述。我們所獲得的狀態(tài)方程可以在160-773K的溫度范圍內(nèi)準確描述氫分子流體。因此,... 

【文章來源】：吉林大學吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

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【學位級別】：博士

【部分圖文】：

氫分子自旋異構(gòu)體示意圖

它的發(fā)現(xiàn)立即震撼了整個凝聚態(tài)物理學學術(shù)界。圖 1.2 石墨烯材料的二維結(jié)構(gòu)示意圖1.2.2 石墨烯材料的性質(zhì)石墨烯最獨特的性質(zhì)表現(xiàn)在它特殊的電子性質(zhì)，純石墨烯是一種半金屬或零帶隙半導體材料。石墨烯中碳原子之間未參與雜化的 pz軌道相互作用形成了離域的大 π 鍵。而 π 成鍵軌道和 π*反鍵軌道的交點（狄拉克點）正好落在費米能級上，這就使得石墨烯具有一般低維材料所不能及的載流子傳輸特性。電荷載流子可以在空穴和電子之間自由轉(zhuǎn)換，電荷的有效質(zhì)量為零，表現(xiàn)出極小的電阻率[33-35]。石墨烯還表現(xiàn)出了異常的整數(shù)量子霍爾效應(yīng)[33-35]。其霍爾電導為 2e2/h,6e2/h, 10e2/h, ....是量子電導的奇數(shù)倍，且可以在室溫下被觀測到[33-35]。這個行為已被科學家解釋為“電子在石墨烯里遵守相對論量子力學，沒有靜質(zhì)量”。石墨烯獨特且優(yōu)異的力學、電學、磁學和熱力學性質(zhì)使其有望在高性能納米電子元件、復合材料、感光材料、太陽能材料、生物器件等領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。

第一章 緒 論9圖 1.3 一種閃鋅礦晶形的立方氮化硼結(jié)構(gòu)示意圖圖 1.4 一種六方氮化硼的結(jié)構(gòu)示意圖1.3.2 六方氮化硼的性質(zhì)及應(yīng)用單層的六方氮化硼幾何結(jié)構(gòu)幾乎與石墨烯完全相同（如圖 1.4 所示），它也被稱之為：“白色石墨烯”。它是最普遍的氮化硼形態(tài)之一，現(xiàn)在也已經(jīng)成為了二維材料家族中重要的一員。單層的六方氮化硼因其獨特的結(jié)構(gòu)和優(yōu)良的力學、熱學和光學性能，在自旋電子學[44]、納米電子學等領(lǐng)域有著重要的研究和應(yīng)用價值。不同于石墨烯和碳納米管，單層的六方氮化硼在室溫下為寬帶隙半導體或者也可以歸類于絕緣體，具有高溫抗氧化等獨特性質(zhì)。這使得它在某些應(yīng)用領(lǐng)域中會優(yōu)于石墨烯。通過吸附或者摻雜其他原子，可以改變單層六方氮化硼的幾何結(jié)構(gòu)、磁學性質(zhì)和電子自旋等物理特性，進一步拓寬了它的應(yīng)用領(lǐng)域[45]。英國曼徹斯特大學教授康斯坦丁·諾沃肖洛夫的小組已經(jīng)成功的合成了含有六方氮化硼夾層的石墨烯材料。這種材料具備儲存電子動量和能量的功能，為未來電子及光電傳感器的等超高頻設(shè)備的設(shè)計制造開辟了一條新的路徑。

【參考文獻】：
期刊論文
[1]論中國化學教育的起源[J]. 袁振東,張錦.  化學教育. 2011(12)
[2]化學元素的中文名詞是怎樣制定的[J]. 李海.  化學教學. 1989(03)



本文編號：2986760