二维类石墨相氮化碳晶体分离H 2 /CO的密度泛函理论研究

发布时间：2021-05-07 21:42

　　化石燃料属于不可再生能源的范畴,过量燃烧产生的粉尘颗粒和温室气体是导致雾霾天气和全球变暖的主要原因。面对能源危机和环境污染这两大难题,清洁能源成为大家关注的焦点,其中氢能作为一种燃烧效率高、产物清洁无污染、可用范围广的二次能源,能够满足经济发展的需求。氢能的可持续发展涉及到氢气生产、氢气储存运输、氢气利用等一系列问题,目前工业上生产氢气的方法主要是对天然气的重整和煤炭气化后的混合气体分离,生产过程中不可避免地会混入其他气体,降低了氢气纯度。现下分离氢气的主要方法有变压吸附法、深冷分离法和膜分离技术,膜分离技术因为效率高、能耗低、空间占用小、分离前后物质无相变和设备成本低等优势,成为最有发展前景的技术之一。膜分离技术的核心是选择一张具有高选择性和高渗透性的理想型分离膜材料,基于膜材料的渗透性与膜厚度成反比这一特性,减小分离膜的厚度能够增加气体的渗透通量。二维类石墨相氮化碳晶体属于仅有单原子厚度的薄膜材料,晶体中由六元环所围成的孔隙大小合适、排列规则,相比于石墨烯更适合用作分离氢气的膜材料。本文以二维类石墨相氮化碳g-C₃N₄晶体和g-C10N1... 

【文章来源】：郑州大学河南省 211工程院校

【文章页数】：66 页

【学位级别】：硕士

【文章目录】：
摘要
Abstract
1 引言
    1.1 研究背景
    1.2 气体分离方法
    1.3 膜分离技术
    1.4 二维多孔材料
        1.4.1 二维多孔石墨烯
        1.4.2 二维类石墨相氮化碳
    1.5 研究的主要内容
2 理论计算基础
    2.1 第一性原理理论计算
    2.2 多粒子体系
        2.2.1 绝热近似
        2.2.2 Hartree-Fock单电子近似
    2.3 密度泛函理论
        2.3.1 Kohn-Hohnberg定理
        2.3.2 Kohn-Sham方程
    2.4 交换关联泛函
    2.5 VASP软件包介绍
3 二维类石墨相氮化碳晶体用于H_2/CO气体分离的研究
    3.1 引言
    3.2 二维g-C_3N_4晶体模型的构建与计算方法
        3.2.1 优化triazine结构
        3.2.2 优化heptazine结构
    3.3 二维g-C_3N_4晶体分离H_2/CO气体的研究
        3.3.1 triazine结构
        3.3.2 heptazine结构
    3.4 二维g-C_(10)N_(13)晶体分离H_2/CO气体的研究
    3.5 晶体中元素种类改变带来的影响
    3.6 本章小结
4 结论
参考文献
致谢


【参考文献】：
期刊论文
[1]金属-有机骨架材料的计算化学研究[J]. 阳庆元,刘大欢,仲崇立.  化工学报. 2009(04)
[2]膜技术在氢气分离中的应用[J]. 张润虎,郑孝英,谢冲明.  过滤与分离. 2006(04)
[3]超高纯氢的制备[J]. 李义良.  低温与特气. 1996(03)
[4]廉价氢气源的开发[J]. 孔祥芝.  低温与特气. 1994(04)

博士论文
[1]多孔石墨烯（类石墨烯）用于低浓度CO2烟道气分离的电荷筛分机理研究[D]. 王勇.太原理工大学 2016



本文编号：3174103