石墨烯電容去離子性能的原子及電子層次理論模擬.pdf

1、隨著社會重工業(yè)技術(shù)高速發(fā)展和人們需求的不斷提升，工業(yè)污水和生活污水對有限的可用的淡水資源造成嚴(yán)重污染，從大量的海水中獲取經(jīng)濟(jì)實惠的淡水資源成為了眾多學(xué)者關(guān)注的焦點。目前海水淡化技術(shù)中蒸餾、電滲析，反滲透和離子交換等方法存在各自的缺點。電容去離子技術(shù)實現(xiàn)低能耗無污染成為可能。石墨烯具有較高的比表面積和良好的電導(dǎo)率等優(yōu)點，吸引眾多學(xué)者利用其進(jìn)行電容去離子技術(shù)研究，但是目前對其除鹽的理論研究較少。本文利用模擬計算的方法對其電容性能和脫鹽性能進(jìn)

2、行研究。
　　運用分子動力學(xué)模擬方法（LAMMPS）和密度泛函理論（CASTEP）計算了本征石墨烯的界面電容，通過對本征石墨烯電極施加電荷來模擬充電過程來研究與1-丁基-3-甲基咪唑六氟磷酸鹽（[BMIM][PF6]）離子液體形成的界面電容。結(jié)果表明，在?a=±0.6 V時本征石墨烯具有較大的界面電容，約為70 F/g，與實驗值基本吻合。
　　運用分子動力學(xué)模擬考察了不同操作條件對本征石墨烯電容去離子性能的影響。根據(jù)出水口處

3、氯化鈉離子和水分子的數(shù)量比作為除鹽率指標(biāo)，并通過對電極表面流體流速和離子吸附量等手段探討了操作條件變化對除鹽率的影響。結(jié)果表明，增加電極表面電荷密度、減小電極板間距和降低流體流速均提高電容去離子性能。
　　運用分子動力學(xué)模擬和密度泛函理論計算了含缺陷石墨烯電極和氮摻雜石墨烯電極的界面電容，計算結(jié)果與本征石墨烯比較發(fā)現(xiàn)，隨著含缺陷量增加界面電容逐漸降低，氮摻雜量增加界面電容逐漸升高，并且當(dāng)?shù)獡诫s率為4.1％時，具有較大的界面電容，約