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

【摘要】：進入二十一世紀以來,隨著科研人員對碳納米管研究的日漸成熟,研究人員開始關注一個與碳納米管具有相似結構的新型納米管材料,即氮化硼納米管材料。通過實驗和理論的手段對氮化硼材料的研究,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)異的物理化學性能,如更耐高溫,優(yōu)異的半導體性能等。同時,通過量化計算和實驗手段,科研人員也證明了氮化硼納米管具有很好的儲氫性能。盡管科研人員對氮化硼納米管進行了大量的研究,但目前為止,對氮化硼納米管內的氣體吸附擴散性能還沒有系統(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象,通過分子模擬的手段對氮化硼納米管內的氣體吸附與擴散行為,以及通過改性手段獲得的氮化硼納米管的性能進行了系統(tǒng)的研究,希望為其在實際應用,提供理論上的支持。本論文的主要研究內容如下：1.運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下對管徑在7-30A的不同構型的氮化硼納米管,計算出管內的氣體的吸附量以及選擇性,并與碳納米管進行了對比。從中篩選出具有高吸附量和選擇性的氮化硼納米管,為進一步的研究提供理論支持。2.對通過巨正則蒙特卡羅模擬方法篩選出的同時具有較高氣體吸附量和選擇性的氮化硼納米管進行分子動力學模擬計算研究,分別計算了CO2、CH4以及CO2、CH4混合體系在氮化硼納米管內擴散軌跡,進一步得出氣體分子在管內的自擴散系數(shù),并將獲得的結果與相同構型的碳納米管進行了對比,進一步證明氮化硼納米管在氣體運輸方面的優(yōu)勢。3.通過對氮化硼納米管的研究,獲得了具有較高氣體吸附和擴散性能的構型,結合文獻中報道的具有缺陷的氮化硼納米管材料,本工作嘗試對氮化硼納米管進行了改性研究,并通過模擬計算的方法,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散方面的性能。
【關鍵詞】：碳納米管 氮化硼納米管 分子模擬 二氧化碳 甲烷
【學位授予單位】：北京化工大學
【學位級別】：碩士
【學位授予年份】：2016
【分類號】：TQ128;TB383.1
【目錄】：

• 摘要4-6
• Abstract6-13
• 符號說明13-14
• 第一章 緒論14-30
• 1.1 引言14-15
• 1.2 納米材料簡介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 實驗室常用的計算化學手段21-26
• 1.3.1 量子化學方法22-23
• 1.3.2 分子模擬方法23-25
• 1.3.3 分子力學方法25-26
• 1.4 分子模擬方法在氮化硼納米管研究中的應用26-27
• 1.5 選題依據(jù)與研究內容27-28
• 1.6 本論文創(chuàng)新點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算研究30-44
• 2.1 引言30-31
• 2.2 材料模型與模擬細節(jié)31-33
• 2.2.1 氮化硼納米管和碳納米管的結構31-32
• 2.2.4 模擬過程與方法32-33
• 2.3 結果與討論33-42
• 2.3.1 力場驗證33-35
• 2.3.2 氮化硼納米管內的氣體吸附量35-39
• 2.3.3 氮化硼納米管內的氣體吸附選擇性39-42
• 2.4 本章小結42-44
• 第三章 氮化硼納米管內氣體擴散性能的計算研究44-54
• 3.1 引言44-45
• 3.2 研究模型與方法45-47
• 3.2.1 材料結構45
• 3.2.2 材料電荷45
• 3.2.3 力場參數(shù)45-46
• 3.2.4 模擬方法46-47
• 3.3 結果與討論47-52
• 3.3.1 力場驗證47-49
• 3.3.2 氮化硼納米管內的客體分子的自擴散系數(shù)49-52
• 3.4 本章小結52-54
• 第四章 改性氮化硼納米管內氣體吸附和擴散性能的分子模擬研究54-68
• 4.1 引言54-55
• 4.2 模型模擬細節(jié)55-59
• 4.2.1 氮化硼納米管的結構55-56
• 4.2.2 材料電荷56-57
• 4.2.3 力場參數(shù)57-58
• 4.2.4 模擬方法58-59
• 4.3 結果與討論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散性能60-62
• 4.3.3 氮化硼—碳納米管混合結構的氣體吸附選擇性能62-64
• 4.3.4 氯化硼—碳納米管混合結構的氣體擴散性能64-66
• 4.4 本章小結66-68
• 第五章 結論68-70
• 參考文獻70-80
• 致謝80-82
• 作者簡介82-84
• 導師簡介84-86
• 附件86-87

【參考文獻】

中國期刊全文數(shù)據(jù)庫 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;蔡銳;韓燕;田偉;;納米材料國內外研究進展Ⅰ——納米材料的結構、特異效應與性能[J];熱處理技術與裝備;2010年03期

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

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

，

本文編號：436315