碳纳米管阵列储氢的分子动力学研究

摘要

本文首先阐述了研究碳纳米管储氢的意义所在，指出碳纳米管是一种很有前途的储氢材料。 其次，回顾了自1997年以来关于碳纳米管储氢的实验和理论研究工作进展，并对实验和理论研究的主要结果进行了比较，发现两者尚存在一定的差距。介绍了理论上研究碳纳米管储氢的三种主要方法：1.基于各种势函数的巨正则蒙特卡罗(GCMCGrandCanonicalMonteCarlo)方法。2.基于各种势函数的经典分子动力学(MDMolecularDynamics)方法。3.基于量子理论的密度泛函理论(DFT-DensityFunctionTheory)。 然后，重点介绍了作者自己的工作。主要内容为：①巨正则系综分子动力学模拟元胞的创建；②氢分子与碳纳米管壁弹性碰撞机制的建立及算法设计；③碳纳米管阵列物理吸附储氢的分子动力学模拟细节及程序设计；④计算机模拟研究结果的获取与分析，重点研究了管径、管间距、温度和压强对单壁碳纳米管阵列物理吸附储氢的影响。其中，①、②两项工作是本文的创新点。 通过归纳和分析模拟得到的大批量数据，指出提高压强、降低温度、适当地增大管径和合理地选择管间距均可有效增加单壁碳纳米管阵列的物理吸附储氢量，并给出了相应的理论解释。另外，还与GCMC方法的模拟计算结果作了比较，结果表明本文提出的计算方法结果正确、切实可行。 最后，对本文进行了总结并对下一步的工作提出了设想和建议。

目录

文摘

英文文摘

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第一章绪论

第二章碳纳米管储氢的研究进展

第三章碳纳米管阵列储氢的分子动力学研究方法

第四章计算结果及理论分析

第五章总结与展望

参考文献

致谢

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