【摘 要】
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氢能是21世纪最具前景的二次能源之一,由于其无污染、燃烧热值高等优点,被誉为21世纪的绿色能源。其中,储氢技术是开发应用氢能的关键环节。在使用碳基材料吸附储氢时,杯罩型碳纳米管(CSCNT),对于储氢而言其结构方面优于常规的碳纳米管储氢材料,具有更好的储氢特性。考虑碳基材料本身储氢局限性,在本研究中,采用改性即负载铂金属的方式来提高杯罩型碳纳米管的储氢性能。为了更好的讨论分析改性后碳纳米材料的储氢
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氢能是21世纪最具前景的二次能源之一,由于其无污染、燃烧热值高等优点,被誉为21世纪的绿色能源。其中,储氢技术是开发应用氢能的关键环节。在使用碳基材料吸附储氢时,杯罩型碳纳米管(CSCNT),对于储氢而言其结构方面优于常规的碳纳米管储氢材料,具有更好的储氢特性。考虑碳基材料本身储氢局限性,在本研究中,采用改性即负载铂金属的方式来提高杯罩型碳纳米管的储氢性能。为了更好的讨论分析改性后碳纳米材料的储氢特性,本研究建立了相应的模型并使用Gaussian,VMD等软件从电荷、静电势及自旋密度的角度分析了负载铂金属后模型储氢性能变化的原因,并且进行了吸氢优化后最佳吸附位点的研究。在对负载铂金属加氢前后电荷及静电势的分析中,发现吸氢前后电荷数量上发生了一定的变化,这证明吸附的氢分子到纳米管簇的铂原子之间发生了电荷转移,影响了吸氢的过程。金属负载区域附近的静电势发生较大的变化,并且产生一个或多个颜色较深的极值点,这表明金属的存在使得模型产生了更多的活性吸附位点,从而会更加有利于氢气的吸附。对负载铂金属加氢前后自旋密度进行观察分析,发现负载金属后金属附近产生一定的活性区域,有利于氢分子的吸附。在添加氢分子后,其活性区域变小,表明其通过与氢分子之间的相互作用形成了较之前而言更加稳定的结构。对负载铂金属加氢后原子间距的变化及态密度的分析,发现在所有负载位点的对比中,桥位中心负载金属的情况较其他负载位点有着较大的不同,其表现为更大的氢原子间距、更小的金属与氢原子间距以及成键作用区间更为连贯,并且该能级区间左边界数值较大。对结合能进行统计分析,发现氢分子的结合能表现出不同程度的数值上的差异,其中,一般而言位于桥位负载位点时的氢分子的结合能绝对值最大,这说明在同一个苯环时,桥位上方进行负载铂金属时对于氢分子的吸附而言会具有最佳的效果,这与本文研究探讨的几个方面结果是对应的,也与前人的研究结果是相一致的,而对于上中下三个苯环选取的位点来看,由柱状图看出对于铂金属负载而言中间桥位负载点相对而言结合能表现最优。
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