本文關(guān)鍵詞：氮化硼納米管的氣體吸附和擴(kuò)散性能的分子模擬研究，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：進(jìn)入二十一世紀(jì)以來(lái),隨著科研人員對(duì)碳納米管研究的日漸成熟,研究人員開(kāi)始關(guān)注一個(gè)與碳納米管具有相似結(jié)構(gòu)的新型納米管材料,即氮化硼納米管材料。通過(guò)實(shí)驗(yàn)和理論的手段對(duì)氮化硼材料的研究,科研人員發(fā)現(xiàn)了氮化硼納米管具有比碳納米管更加優(yōu)異的物理化學(xué)性能,如更耐高溫,優(yōu)異的半導(dǎo)體性能等。同時(shí),通過(guò)量化計(jì)算和實(shí)驗(yàn)手段,科研人員也證明了氮化硼納米管具有很好的儲(chǔ)氫性能。盡管科研人員對(duì)氮化硼納米管進(jìn)行了大量的研究,但目前為止,對(duì)氮化硼納米管內(nèi)的氣體吸附擴(kuò)散性能還沒(méi)有系統(tǒng)的理論研究。因此,本工作中,我們選取氮化硼納米管和天然氣作為研究對(duì)象,通過(guò)分子模擬的手段對(duì)氮化硼納米管內(nèi)的氣體吸附與擴(kuò)散行為,以及通過(guò)改性手段獲得的氮化硼納米管的性能進(jìn)行了系統(tǒng)的研究,希望為其在實(shí)際應(yīng)用,提供理論上的支持。本論文的主要研究?jī)?nèi)容如下：1.運(yùn)用巨正則蒙特卡羅模擬方法,以比例為9：1的CH4/CO2體系模擬天然氣,模擬條件選擇在溫度為298K,體系壓力為0.01-100 bar下對(duì)管徑在7-30A的不同構(gòu)型的氮化硼納米管,計(jì)算出管內(nèi)的氣體的吸附量以及選擇性,并與碳納米管進(jìn)行了對(duì)比。從中篩選出具有高吸附量和選擇性的氮化硼納米管,為進(jìn)一步的研究提供理論支持。2.對(duì)通過(guò)巨正則蒙特卡羅模擬方法篩選出的同時(shí)具有較高氣體吸附量和選擇性的氮化硼納米管進(jìn)行分子動(dòng)力學(xué)模擬計(jì)算研究,分別計(jì)算了CO2、CH4以及CO2、CH4混合體系在氮化硼納米管內(nèi)擴(kuò)散軌跡,進(jìn)一步得出氣體分子在管內(nèi)的自擴(kuò)散系數(shù),并將獲得的結(jié)果與相同構(gòu)型的碳納米管進(jìn)行了對(duì)比,進(jìn)一步證明氮化硼納米管在氣體運(yùn)輸方面的優(yōu)勢(shì)。3.通過(guò)對(duì)氮化硼納米管的研究,獲得了具有較高氣體吸附和擴(kuò)散性能的構(gòu)型,結(jié)合文獻(xiàn)中報(bào)道的具有缺陷的氮化硼納米管材料,本工作嘗試對(duì)氮化硼納米管進(jìn)行了改性研究,并通過(guò)模擬計(jì)算的方法,選擇CH4/CO2體系,探索了改性后的氮化硼納米管在氣體吸附和擴(kuò)散方面的性能。
【關(guān)鍵詞】：碳納米管 氮化硼納米管 分子模擬 二氧化碳 甲烷
【學(xué)位授予單位】：北京化工大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類(lèi)號(hào)】：TQ128;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 符號(hào)說(shuō)明13-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 引言14-15
• 1.2 納米材料簡(jiǎn)介15-21
• 1.2.1 碳納米管納米材料17-19
• 1.2.2 氮化硼納米管納米材料19-21
• 1.3 實(shí)驗(yàn)室常用的計(jì)算化學(xué)手段21-26
• 1.3.1 量子化學(xué)方法22-23
• 1.3.2 分子模擬方法23-25
• 1.3.3 分子力學(xué)方法25-26
• 1.4 分子模擬方法在氮化硼納米管研究中的應(yīng)用26-27
• 1.5 選題依據(jù)與研究?jī)?nèi)容27-28
• 1.6 本論文創(chuàng)新點(diǎn)28-30
• 第二章 氮三化硼納米管中氣體吸附性能的分子模擬計(jì)算研究30-44
• 2.1 引言30-31
• 2.2 材料模型與模擬細(xì)節(jié)31-33
• 2.2.1 氮化硼納米管和碳納米管的結(jié)構(gòu)31-32
• 2.2.4 模擬過(guò)程與方法32-33
• 2.3 結(jié)果與討論33-42
• 2.3.1 力場(chǎng)驗(yàn)證33-35
• 2.3.2 氮化硼納米管內(nèi)的氣體吸附量35-39
• 2.3.3 氮化硼納米管內(nèi)的氣體吸附選擇性39-42
• 2.4 本章小結(jié)42-44
• 第三章 氮化硼納米管內(nèi)氣體擴(kuò)散性能的計(jì)算研究44-54
• 3.1 引言44-45
• 3.2 研究模型與方法45-47
• 3.2.1 材料結(jié)構(gòu)45
• 3.2.2 材料電荷45
• 3.2.3 力場(chǎng)參數(shù)45-46
• 3.2.4 模擬方法46-47
• 3.3 結(jié)果與討論47-52
• 3.3.1 力場(chǎng)驗(yàn)證47-49
• 3.3.2 氮化硼納米管內(nèi)的客體分子的自擴(kuò)散系數(shù)49-52
• 3.4 本章小結(jié)52-54
• 第四章 改性氮化硼納米管內(nèi)氣體吸附和擴(kuò)散性能的分子模擬研究54-68
• 4.1 引言54-55
• 4.2 模型模擬細(xì)節(jié)55-59
• 4.2.1 氮化硼納米管的結(jié)構(gòu)55-56
• 4.2.2 材料電荷56-57
• 4.2.3 力場(chǎng)參數(shù)57-58
• 4.2.4 模擬方法58-59
• 4.3 結(jié)果與討論59-66
• 4.3.1 不同硼氮比的氮化硼納米管的吸附選擇性能研究59-60
• 4.3.2 不同硼氮比的氮化硼納米管的氣體擴(kuò)散性能60-62
• 4.3.3 氮化硼—碳納米管混合結(jié)構(gòu)的氣體吸附選擇性能62-64
• 4.3.4 氯化硼—碳納米管混合結(jié)構(gòu)的氣體擴(kuò)散性能64-66
• 4.4 本章小結(jié)66-68
• 第五章 結(jié)論68-70
• 參考文獻(xiàn)70-80
• 致謝80-82
• 作者簡(jiǎn)介82-84
• 導(dǎo)師簡(jiǎn)介84-86
• 附件86-87

【參考文獻(xiàn)】

中國(guó)期刊全文數(shù)據(jù)庫(kù) 前3條

1 V.Vijayaraghavan;C.H.Wong;;Torsional Characteristics of Single Walled Carbon Nanotube with Water Interactions by Using Molecular Dynamics Simulation[J];Nano-Micro Letters;2014年03期

2 朱世東;周根樹(shù);蔡銳;韓燕;田偉;;納米材料國(guó)內(nèi)外研究進(jìn)展Ⅰ——納米材料的結(jié)構(gòu)、特異效應(yīng)與性能[J];熱處理技術(shù)與裝備;2010年03期

3 張立德;納米材料研究的新進(jìn)展及在21世紀(jì)的戰(zhàn)略地位[J];中國(guó)粉體技術(shù);2000年01期

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本文編號(hào)：436315