单壁碳纳米管的氢气存储性能研究

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1、万方数据硕士学位论文学校代码!Q至三三密级垒五单壁碳纳米管的氢气存储性能研究Studyofhydrogenstoragecapacityinsingle—walledcarbonnanotube作者姓名：学科专业：研究方向：学院(系、所)：指导教师：刘雪娟物理学凝聚态物理物理与电子学院周世琦教授论文答辩日期墅。坠；：9答辩委员会主帘差窒型一中南大学二。一四年五月万方数据原创性声明本人声明，所呈交的学位论文是本人在导师指导下进行的研究工作及取得的研究成果。尽我所知，除了论文中特别加以标注和致谢的地方外，论文中不包含其他人已经发表或撰写过的研究成果，也不包含为获得中南大学

2、或其他单位的学位或证书而使用过的材料。与我共同工作的同志对本研究所作的贡献均己在论文中作了明确的说明。作者签名：囱幽日期：2鱼[生年』月土日学位论文版权使用授权书本人了解中南大学有关保留、使用学位论文的规定，即：学校有权保留学位论文并根据国家或湖南省有关部门规定送交学位论文，允许学位论文被查阅和借阅：学校可以公布学位论文的全部或部分内容，可以采用复印、缩印或其它手段保存学位论文。同时授权中国科学技术信息研究所将本学位论文收录到《中国学位论文全文数据库》，并通过网络向社会公众提供信息服务。作者签名：宦匣型通一导师签名逵妊巫茸一日期：雌年』恩L日万方数据中南大学硕士学位论

3、文摘要单壁碳纳米管的氢气存储性能研究摘要：氢能作为低污染、高效和清洁的新型能源之一，具有较广泛的应用前景。氢能利用的关键在于寻找合适的材料存储氢气(／-／2)并满足实际生产的需要。碳纳米管的分子尺度的孔洞具有较强的吸附能力，可以吸附大量的氢气分子，显示出其可作为新型储氢材料的潜力。作者首先介绍了本文采用的理论方法：第一性原理和蒙特卡洛模拟；然后理论研究了温度、压强、管间距、管径等因素对碳管储氢性能的影响。主要发现包括：(1)氢饱和吸附压力随管径、温度的变化模式；(2)氢吸附量作为管间距、管径函数的极值现象；(3)在不同压力区间氢吸附量随管径变化具有截然不同的行为；(4

4、)管内吸附氢气的层状分布。使用液体状态理论与碳纳米管．氢分子力场的信息，自洽地解释了所有这些新的发现，从而为改进碳纳米管储氢性能提供理论指导。最后，作者研究了气体在掺杂过渡金属的碳纳米管管内和管外的吸附力场；并研究表明：气体和金属原子通过电荷转移而化学吸附在改性后的碳管上，这为气体纳米传感器的应用提供了理论依据。图25幅，表4个，参考文献125篇。关键词：单壁碳纳米管；氢气吸附；掺杂分类号：0469II万方数据中南大学硕士学位论文ABSTRACTStudyofhydrogenstoragecapacityinsingle—walledcarbonnanotubeAbs

5、tract：Hydrogen，asoneofnewtypeenergysourcesoflowpollution，highefficiency,andcleanness，hasaverybroadapplicationprospects．Thepointofhydrogenutilizationistolookfortherightmaterialstostorehydrogen，andmeettheneedsofactualproduction．Molecularscaleholescharacterizingcarbonnanotubesareofarelativ

6、elystrongadsorptioncapacity,whichshowsitspotentialasanewtypehydrogenstoragematerial．Firstly,theauthorintroducesthetheoreticalmethodsusedinthispaper：firstprinciplescalculationsandMonteCarlosimulations．Secondly,theoreticalcalculationsarecarriedoutOiltheinfluencesofseveralfactorssuchastemp

7、erature，pressure，tubediameter,andtubespacingeta1．oncarbonnanotubeshydrogenstorageperformance，andmaindiscoveriesobtainedinclude(i)variationpa：ttemoftheH2saturationadsorptionpressurewiththetubediameterandtemperature；(ii)existenceofextremumofthehydrogenstoragecapacityasafunctionof