自從工業(yè)革命以來,化石燃料的過度使用導(dǎo)致了溫室氣體（尤其是CO2）的過度排放,導(dǎo)致溫室效應(yīng)加劇和自然災(zāi)害頻繁發(fā)生。從燃燒后的氣體混合物（主要是CO2/N2）中選擇性的捕捉CO2能夠有效減少CO2的排放。除此之外,在燃燒前的氣體（包括CH4/CO2和H2/CO2氣體混合物）中分離出CO2對于氣體的純化和減少CO2的排放也有很強的實際意義�；诿芏确汉碚�,本文應(yīng)用了一種向材料中引入外加負(fù)電荷和電場的策略,研究了 CO2在兩種新型二維碳化氮納米材料（C2N單層和C3N單層）上的可控吸附與脫附,以及對混合氣體的分離效果。通過研究發(fā)現(xiàn),CO2、N2、CH4和H2與中性C2N單層和C3N單層（無外加負(fù)電荷和電場）只能形成較弱的物理吸附。但是在C2N單層和C3N單層上引入負(fù)電荷或者在垂直于材料所在平面上施加電場之后,CO2和材料之間的相互作用強度增加,在引入電荷數(shù)和施加的電場強度達(dá)到一定的值時,CO2能和材料之間形成強的化學(xué)吸附。當(dāng)外加電場或者電荷被移除時,CO2與C2N/C3N單層的強相互作用隨之消失,CO2能夠自發(fā)的從材料表面脫附出來,材料可以繼續(xù)重復(fù)利用。但是N2、CH4和H2三種氣體在這個... 

【文章頁數(shù)】：60 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
ABSTRACT
第一章 緒論
    1.1 課題的選題背景
    1.2 CO_2吸附劑
        1.2.1 有機胺溶液吸附劑
        1.2.2 固體吸附劑
    1.3 二維納米材料研究進展
        1.3.1 二維納米材料簡介
        1.3.2 新型二維納米材料C_2N和C_3N簡介
    1.4 擬解決的科學(xué)問題以及研究思路
        1.4.1 擬解決的科學(xué)問題
        1.4.2 研究思路
第二章 理論基礎(chǔ)
    2.1 概述
    2.2 密度泛函理論(DFT)簡介
        2.2.1 Thomas-Fermi模型
        2.2.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.2.3 Kohn-Sham方程
    2.3 DMOL3簡介
第三章 新型二維納米材料C_2N和C_3N對CO_2吸附和脫附性能研究
    3.1 C_2N對CO_2吸附和脫附理論研究
        3.1.1 引言
        3.1.2 計算方法和模型
        3.1.3 CO_2在中性C_2N上的吸附
        3.1.4 CO_2在帶負(fù)電的C_2N上的吸附
        3.1.5 CH_4和H_2在中性以及帶負(fù)電的C_2N上的吸附
        3.1.6 施加外加電場對CO_2在C_2N上吸附的影響
        3.1.7 CO_2/N_2、CO_2/CH_4、CO_2/H_2的分離
        3.1.8 小結(jié)
    3.2 C_3N對CO_2吸附、脫附以及氣體分離理論研究
        3.2.1 引言
        3.2.2 計算方法和模型
        3.2.3 CO_2在中性C_3N單層上的吸附
        3.2.4 CO_2在帶負(fù)電荷的C_3N單層上的吸附
        3.2.5 在電場的存在下CO_2在C_3N單層上的吸附
        3.2.6 CO_2在C_3N單層上的可控吸附和脫附機制探究
        3.2.7 CO_2/N_2、 CO_2/CH_4、CO_2/H_2在C_3N單層上的分離
        3.2.8 小結(jié)
第四章 總結(jié)
    4.1 主要結(jié)論
    4.2 展望
參考文獻(xiàn)
攻讀碩士學(xué)位期間發(fā)表的學(xué)術(shù)成果
附錄、簡寫及符號說明
致謝


【參考文獻(xiàn)】：
期刊論文
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本文編號：3680429