氮化硼納米管的氣體吸附和擴(kuò)散性能的分子模擬研究.pdf

1、進(jìn)入二十一世紀(jì)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(guān)注一個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(xué)性能，如更耐高溫，優(yōu)異的半導(dǎo)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(jìn)行了大量的研究，但目前為止，對氮化硼納米管內(nèi)的氣體吸附擴(kuò)散性

2、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(nèi)的氣體吸附與擴(kuò)散行為，以及通過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，希望為其在實際應(yīng)用，提供理論上的支持。
　　本論文的主要研究內(nèi)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-

3、30(A)的不同構(gòu)型的氮化硼納米管，計算出管內(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(jìn)行分子動力學(xué)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(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