新型二维硼氮膜的氦气筛分性能理论研究

摘要

随着工业发展,氦气短缺问题日益严重.天然气是最易获得且最丰富的氦气来源,从天然气中筛分氦是氦气的主要生产方式.新型薄膜材料的设计和选择一直是He分离领域的研究热点,元素键合无机石墨烯(homoelemental bonding inorganic graphenylene,h-IGP)是一种新型二维硼氮薄膜材料,具有单原子层的厚度和丰富的内在孔隙.本文采用第一性原理系统地研究了h-IGP薄膜的He筛分性能.计算结果表明h-IGP薄膜具有良好的能量稳定性以及对He的扩散能垒(0.24 eV)明显低于Ne、Ar、H2O、CO2、N2、CO、CH4和H2S(0.44～2.55eV),表明了h-IGP薄膜对He高的选择性.