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《氟修飾多孔石墨烯氣體分離膜的研究》由會(huì)員上傳分享，免費(fèi)在線閱讀，更多相關(guān)內(nèi)容在學(xué)術(shù)論文-天天文庫。
1、中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）氟修飾多孔石墨烯氣體分離膜的研究摘要本文利用分子動(dòng)力學(xué)方法研究了氟修飾對(duì)多孔石墨烯分離CO2/N2的影響。通過第一性原理計(jì)算了分子與薄膜的相互作用，解釋了其分離機(jī)理。研究發(fā)現(xiàn)，用氟修飾多孔石墨烯孔洞的邊緣能夠增強(qiáng)其對(duì)CO2的選擇性，全氟修飾的pore-22是分離CO2/N2的最佳設(shè)計(jì)構(gòu)型。氣體通過氟修飾的和通過不加修飾的pore-22多孔石墨烯的擴(kuò)散勢壘具有較大的不同。CO2和N2通過全氟修飾的pore-22的擴(kuò)散勢壘分別為0.28ev和1.0ev，而通過不加修飾
2、的pore-22的擴(kuò)散勢壘分別為0.035ev和0.031ev。較大的勢壘差異使得全氟修飾的pore-22對(duì)CO2/N2分離具有較高的選擇性，這與動(dòng)力學(xué)得到的結(jié)果是一致的。本研究提出了一種經(jīng)濟(jì)有效分離CO2/N2的方法，對(duì)于設(shè)計(jì)氣體分離膜以及解釋其分離機(jī)理方面具有重要意義，為設(shè)計(jì)出具有高選擇性的高效氣體分離膜提供一種思路。關(guān)鍵詞：石墨烯；氟化學(xué)修飾；氣體分離；計(jì)算機(jī)模擬中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）FluorineModifiedPorousGrapheneasMembraneforGasSe
3、parationAbstractMoleculardynamics(MD)andthefirst–principlesimulationswereusedtoinvestigatethedynamicsandmechanismofCO2/N2separation,respectively.TheeffectofpassivatingporerimofporousgraphenebyfluorineatomsontheCO2/N2separationperformancewasexamined.Furth
4、ermore,weinvestigatedtheirinteractionenergybythefirst–principlesimulationstogivemoreanalyticalexpressions.Itwasfoundthatfluorinepassivatedpore-22porousgraphenemembraneexhibitshigherCO2selectivityoverN2.WealsofoundthatthediffusionbarriersforCO2andN2passin
5、gthroughtheall-Fpassivatedpore-22graphenearelargelydifferentcomparedtotheun-passivatedpore-22graphene.Theresultsshowthattheporousgraphenemembranewithall-Fpassivatedpore-22presentsaformidablebarrier(1eV)forN2butitiseasyfortransmittingCO2(0.28eV),while0.03
6、1eVand0.035eVwereobtainedforthepore-22graphenerespectively,whichisconsistentwiththehigherselectivityoftheall-Fpore-22grapheneforCO2/N2separationintheMDresults.ThestudynotonlyproposedaneconomicalmeansofseparatingCO2fromN2,butalsomaybeusefulfordesigningand
7、furtherexplainingseparationprinciple,whichmayprovideareallyeffectivewaytodesignouthighlyefficientandhighlyselectivemembranesforgasseparation.Keywords:Graphene;FluorineModification;GasSeparation;ComputerSimulation中國石油大學(xué)（華東）本科畢業(yè)設(shè)計(jì)（論文）目錄第1章引言1第2章石墨烯氣體分離介紹22
8、.1石墨烯的介紹22.2氣體分離膜的研究32.3二氧化碳?xì)怏w分離的研究現(xiàn)狀6第3章氣體分離的計(jì)算機(jī)模擬方法93.1MaterialStudio計(jì)算機(jī)模擬軟件介紹93.2第一性原理方法93.3分子動(dòng)力學(xué)方法103.3.1分子動(dòng)力學(xué)模擬的基本步驟11第4章動(dòng)力學(xué)實(shí)驗(yàn)結(jié)果與討論144.1氟修飾對(duì)多孔石墨烯氣體分離的影響144.2孔徑大小對(duì)石墨烯氣體分離的影響18第5章氟修飾的多孔石墨烯分離機(jī)理21第6章結(jié)論26致謝27參考文獻(xiàn)28第1章引言第1章
