单层石墨烯储氢的蒙特卡罗模拟.pdf

( ), 2010, 32 ( 3): 294~ 298 CN 53- 1045/N ISSN 0258- 7971 Journal ofYunnan Un i er sity * , , , (云南大学 物理系, 云南 昆明 650091) : 用正则系综蒙特卡罗( GCMC)方法, 在 77 ~ 473 K温度和 0. 1~ 10MP a压强下, 对石墨烯上 附氢分 子进行模拟计算. 结果表明: 低温及高压条件有利于储氢. 在 10 MP a压强下, 随着温度增加, 等量 附热先减少 后增加. 当温度在 29 1K 时, 等量 附热值最低. : 石墨烯; 附热; 等温线; 储氢 : O 469 : A : 0258- 797 1( 2010) 03- 0294- 05 [ 6 氢能是一种洁净、高效的可再生能源, 其独特 V, T )不变 , 只有氢分子数有变化. 石墨烯和氢分 的优势日益引起人们的关注. 氢能的开发主要包括 子模型如图 1所示, 石墨烯置于 2. 7 nm @2. 7 nm @ 氢的生产、储存、运输和应用. 目前, 储氢是氢能开 4 nm 的长方体模拟盒子中, 氢分子模型中H ) H 发利用的关键问题. 美国能源部( DOE )提出的储 键长为 0. 076 nm. 氢目标是 2010年要求质量储氢密度达到 6% [ 1 . 在模拟研究中, 采用 Un iversa l Force F ield [ 2 [ 3 石墨烯 是 2004年发现 的一种新型碳材料, 它 (UFF )力场. UFF 具有普适性, 它可以模拟的元素 2 由碳原子 sp 杂化构成只有单原子层厚的二维蜂 几乎覆盖了整个元素周期表. 所有的UFF 力场参 3 2 窝状结构其比表面高达 2. 63 @10 m / g, 而且表面 数按照一套元素、杂化、连接性的规则产生, 其合理 [ 4 [ 7, 8 碳原子比例为 100% . 石墨烯中的碳 - 碳键长度 性已被许多结构类型所证实 . 模拟过程中, 产 大约为 0. 142 nm, 是构建其他维数碳材料 (如零维 生步数 100 000步, 用于平衡步数 10 000步. 富勒烯、一维纳米碳管、三维石墨) 的基本单元. 二 1. 2 逸度是代表体系在所处的状态下, 分 维石墨烯和与之垂直的纳米碳管的结合被认为是 子逃逸的趋势, 即物质迁移时的推动力或逸散能