碳納米管儲氫及甲烷通過單壁碳納米管的分子動力學(xué)模擬.pdf

1、碳納米管自1911年發(fā)現(xiàn)至今,倍受科學(xué)家們的關(guān)注,許多科學(xué)家及研究者對其結(jié)構(gòu)及性質(zhì)等做了大量的研究,同時(shí)也取得了一定的研究成果。就其結(jié)構(gòu)方面的研究來講,多壁碳納米管已經(jīng)被研究出來,并做了大量的應(yīng)用研究；就其性質(zhì)方面的研究來講,碳納米管的力學(xué)性質(zhì)、電學(xué)性質(zhì)等方面也有很大的應(yīng)用價(jià)值,特別是在儲氫方面。本文選用氫和甲烷作為儲氫材料采用分子動力學(xué)模擬方法,選取Brenner(＃2)半經(jīng)驗(yàn)多體之間相互作用的勢函數(shù),計(jì)算模擬了氫和甲烷與C(10,1

2、0)型單壁碳納米管之間的相互作用,研究內(nèi)容具體如下:
　　 (1)采用分子動力學(xué)模擬方法在分子尺度上研究了大量氫分子與單壁碳納米管的相互作用過程。模擬在溫度100K情況下,初始入射動能依次為10,30,50,80和100eV時(shí),觀察分析氫與碳納米管的吸附結(jié)合情況及氫和碳之間的數(shù)量比,得到相應(yīng)的結(jié)論為,當(dāng)初始入射能量為80eV時(shí),H原子與碳納米管結(jié)合的比較好。
　　 (2)利用分子動力學(xué)方法模擬研究了單個甲烷分子在單壁碳納

3、米管中的運(yùn)動及結(jié)合情況。在溫度為100K情況下,模擬了能量在0.5、1、5、10、15、20、30eV幾種入射能量下,且甲烷分子沿著和平行于碳納米管中心軸及與碳納米管中心軸成15°、30°、45°、60°、75°入射時(shí),甲烷與碳納米管的碰撞和吸附情況。觀察得到相應(yīng)的結(jié)論:當(dāng)甲烷分子沿著中心軸方向入射時(shí),不論入射能量多大,甲烷分子直接沿著中心軸方向直線射出,當(dāng)甲烷分子平行于中心軸入射時(shí),甲烷分子受碳納米管的作用在管中做曲線運(yùn)動,最終射出碳