过渡金属掺杂氮化硼纳米管阵列储氢的理论研究

首先,介绍了氢能的应用前景和研究氮化硼纳米管储氢的意义。其次,阐述了氮化硼纳米管的结构和吸附特性。回顾和总结了氮化硼纳米管和掺杂氮化硼纳米管储氢研究的进展与现状。然后,在现有研究工作的基础上,提出了四种掺杂过渡金属原子的方案,并采用巨正则蒙特卡罗(GCMC—Grand Canonical Monte Carlo)方法系统地研究了常温和中等压强下过渡金属掺杂单壁氮化硼钠米管阵列(Transition Metal-doped SWBNNTA—Transition Metal-doped Single-walled Boron Nitride Nanotube Array)的物理吸附储氢特性。计算结果表明,与碱金属掺杂相比,采用过渡金属掺杂能够更有效地提高氮化硼纳米管阵列的物理吸附储氢量,掺杂的实际效果则与掺杂元素、掺杂位置、掺杂浓度等密切相关。通过分析掺杂过渡金属前后氮化硼纳米管阵列中的势阱分布,以及过渡金属掺杂氮化硼纳米管阵列的电子结构的变化,给出了过渡金属掺杂能够有效提高氮化硼纳米管阵列储氢量的理论解释。