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《hydrogen adsorption and storage in carbon nanotubes譯文》由會員上傳分享，免費在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在教育資源-天天文庫。
1、全面研究氫在碳納米管吸附和存儲碳?實驗和理論上已經(jīng)完成。氫原子被儲存在碳納米管電化學(xué)原理。我們發(fā)現(xiàn),氫作為一種存在H分子在一個空的空間在碳納米管,由拉曼光譜證實。幾種吸附位置inron碳納米管在卸貨過程中觀察到的。我們執(zhí)行density-functional-basedtight-binding計算搜索吸附位置和預(yù)測最大儲氫容量。我們的計算表明,氫的存儲容量,受限于H分子在碳納米管之間的斥力,在單壁碳納米管與管直徑線性增長,而這個值是獨立的多壁碳納米管的管直徑。我們預(yù)計在10H存儲容量,10?納米管可以超過14wt.%160公斤HZrm3q2000愛思
2、唯爾的科學(xué)有限公司版權(quán)所有。---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------1、引言碳納米管碳?揭示不同物理性質(zhì)根據(jù)直徑和手性wix幾個潛在的應(yīng)用已經(jīng)證明到目前為止。大寬高比和自然形成的nanoscale-diameter的碳納米管可以申請效率和stableelectron場發(fā)射器}4x場效應(yīng)晶體管在室溫下操作演示了使用單一問},6x共價功能化碳
3、納米管可以準(zhǔn)備附帶不同的官能團(tuán)在碳納米管的尖端w7x2特別是在單壁碳納米管納米大空的空間。應(yīng)用提供了可能性與大容量儲氫汽車?？偸窍Ｍ_發(fā)一個新的存儲材料與高容量、輕質(zhì)量,和高穩(wěn)定性,適用于便攜式電子產(chǎn)品和移動車輛。碳納米管似乎一個最終的選擇,由于碳納米管的化學(xué)穩(wěn)定性和質(zhì)量密度較低。然而,在碳納米管儲氫能力還遠(yuǎn)未清楚。氫可以存儲在包并達(dá)到5%至10%,在H分子物理吸附在碳納米管的外表面或碳納米管之間的間隙空間,分離intertubeu8的距離,9x雖然石墨納米纖維或相當(dāng)于隨機定向石墨薄片一直建議包含水電一族72wt.%,這還沒有證實wi0x它也表明,碳納
4、米管也可以存儲電化學(xué)氫不到1%wllx盡管這樣的努力,了解機械的細(xì)節(jié)氫吸附位置,儲氫的一種形式,最大數(shù)量的存儲氫和碳納米管的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性在H存儲是一個長期的問題。我的主要困難來自?不準(zhǔn)備問樣品和ii?Hadsorpdons缺乏一個原子論的模型和存儲在碳納米管,這是一個基本要素的預(yù)測最大存儲容量和H吸附的原子水平的解釋。在這項工作中,我們已經(jīng)進(jìn)行了氫吸附和存儲容量的系統(tǒng)研究碳納米管使用充放電循環(huán)測量,Raman測量和密度泛函數(shù)計算。氫存儲在KOH碳納米管電化學(xué)原理解決方案。存在的幾個斜坡在dis-充電曲線強烈表明,相應(yīng)的吸附位置存在于碳納米管。拉曼光譜表明
5、,氫也可以作為一種H2存在分子在碳納米管內(nèi)部的空白,這證實了分子動力學(xué)模擬。幾個中間key-adsorption站點的氫我?在管壁的外,二世。在管壁的內(nèi)部,三世。在空的空間內(nèi)采用確定DF的計算,而只有同心殼青睞在多層碳納米管的表面多壁碳納米管?大型存儲氫。在納米管的情況下,最大水力值gen存儲容量增加與管直徑,而在多壁碳納米管的情況下,這個值是獨立的管直徑。最大存儲容量主要取決于H2分子之間和H2分子和管壁之間的斥力。2、實驗有兩個方法來存儲氫在碳納米管。一個存儲氫在高壓力的方法。另一個是電化學(xué)充放電循環(huán)。電化學(xué)充放電循環(huán)前通常涉及碳納米管之間的H2之
6、間的物理吸附圖1。原理圖的充放電循環(huán)儀器我們在我們的方法采用后一種方法。CNT-based復(fù)合電極的制作：首先99.8%導(dǎo)電的鎳粉混合和研磨?50分鐘，然后加有機粘結(jié)劑聚四氟乙烯研磨20分鐘，使CNT:Ni:PTFE比例40:50:10。然后將混合物在2000大氣壓下壓入一個直徑10mm的模具中得到混合物顆粒，這些顆粒是插入到鎳金屬網(wǎng)用于工作電極。負(fù)電極為Ni電極。正負(fù)電極之間由一層聚合物隔開。如圖1所示。10小時內(nèi)在6molLKOH溶液測量兩個電極的電壓做電壓時間函數(shù),并且電流保持在0.4mA。3、理論途徑對于我們的計算,我們使用一個有條理的電荷d
7、ensity-functional-basedtight-binding方法SCCDFTB二SCC-DFTB方法使用的基礎(chǔ)數(shù)值描述s和p原子軌道為碳軌道和s軌道為氫軌道。哈密頓矩陣和重疊elemenu由two-center評估方法。電荷轉(zhuǎn)移是通過整合考慮的自洽性方案的馬利肯指控基于二階擴張Kohn-Sham能源的電荷密度的波動。哈密頓矩陣的對角elemenu采用由charge-dependent然后modifled貢獻(xiàn)為了描述原子勢的變化由于電荷轉(zhuǎn)移。非對角元素附加charge-dependent條款由于離子的庫侖勢。他們腐爛遠(yuǎn)程雷達(dá),因此占馬德隆系統(tǒng)
8、的能量。進(jìn)一步的細(xì)節(jié)發(fā)表在其他地方w12XSCC-DFTB方法雖然SCC-DFTB方法是非常有
