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1、碳纳米管结构及其吸附氢浅析,学院:物理科学学院指导老师：阎世英组员：祖琳 潘琳静 王晓君 庄村 吕伟,概述,碳纳米管的结构及其吸附氢原理简介物理吸附和化学吸附分析比较,碳纳米管 分为单壁碳纳米管和多壁碳纳米管，它是由石墨烯层片卷成，两端由富勒烯半球封帽形成，直径为纳米尺度的圆桶。,成六边形的平面网状结构,单层石墨烯卷成的碳纳米管,石墨层中的碳原子的四个价电子只有三个以sp2杂化成键，形成六边的平面网状结构，这样，每一个碳原子都有一个未成对电子，这个电子可以和氢原子结合成键，这就决定了CNTs对氢气存在化学吸附,根据折叠方向不同分类,碳纳米管吸附氢实际图示,氢气主要吸附位在碳管表面、单壁碳纳米管
2、的中空管腔和管束内的间隙孔，CNTs较大的比表面积和毛细现象产生物理吸附，增大了氢的吸附面积,物理吸附和化学吸附的分析比较,依靠范德华力连接氢子和碳原子。,物理吸附：,化学吸附：,碳原子剩余一个未成键电子，与氢原子结合,雷纳德-琼斯势（LJ）,它们是有关分子结构的常数，这样就可以得出势能的具体表达式，通过求导使之为零，得出CH之间物理作用的平衡距离，进而可以确定氢原子相对于碳原子的位置。,具有长度量纲，,具有能量量纲,C-H距离与势能关系数据,1 0.2000-31.40820 2 0.2500-33.70351 3 0.3000-35.15850 4 0.3500-36.14092 5 0.
3、4000-36.82814 6 0.4500-37.31889 7 0.5000-37.67411 8 0.5500-37.93356 9 0.6000-38.12418 11 0.7000-38.36795 10 0.6500-38.26457 12 0.7500-38.44384 13 0.8000-38.49914 14 0.8500-38.53892 15 0.9000-38.56693 16 0.9500-38.58599 17 1.0000-38.59823 18 1.0500-38.60527 19 1.1000-38.60838 20 1.1500-38.60852,41 2.
4、2000-38.49140 42 2.2500-38.48883 43 2.3000-38.48660 44 2.3500-38.48465 45 2.4000-38.48295 46 2.4500-38.48147 47 2.5000-38.48017 48 2.5500-38.47903 49 2.6000-38.47803 50 2.6500-38.47715 51 2.7000-38.47637 52 2.7500-38.47569 53 2.8000-38.47508 54 2.8500-38.47455 55 2.9000-38.47408 56 2.9500-38.47366 5
5、7 3.0000-38.47330 58 3.0500-38.47297 59 3.1000-38.47268 60 3.1500-38.47243,21 1.2000-38.60644 40 2.1500-38.49435 22 1.2500-38.60270 23 1.3000-38.59775 24 1.3500-38.59193 25 1.4000-38.58551 26 1.4500-38.57868 27 1.5000-38.57160 28 1.5500-38.56440 29 1.6000-38.55716 31 1.7000-38.54286 30 1.6500-38.549
6、96 32 1.7500-38.53591 33 1.8000-38.52916 34 1.8500-38.52270 35 1.9000-38.51663 36 1.9500-38.51105 37 2.0000-38.50604 38 2.0500-38.50161 39 2.1000-38.49773,R E R E R E,C-H势能距离关系曲线,平衡距离是1.15埃，平衡势能是-38.61hartree，换算关系得平衡势能为0.142eV我们已经知道氢气分子中氢键的键能为4.748eV由此看出，常温常压下，H-H键不容易打开去形成C-H键，所以，我们可以得出结论，常温常压下，物理吸附占主导地位，但是我们可以改变外界环境来增强它的储氢性能,增强碳纳米管吸附氢的方法,外界环境（低温和高压）改变CNT本身,温度和压强对储氢的影响,等压线,等温线,综合两图可知，在低温和高压的条件下，的储氢能力比较高,加入金属离子,加入金属离子能够改变的储氢能力，加入离子的储氢能力相对加入其他金属离子储氢能力较强,下一步计划：,分析外界条件对碳氢分子结构的影响，进而了解对储氢量的影响在我们已经了解的CNTs的结构基础上，用分子动力学模拟的方法研究CNTs储氢的过程,谢 谢！,
