石墨烯纳米带的热输运性能研究

基于分子动力学模拟方法,研究了本征石墨烯纳米带的尺寸效应以及存在空位、N掺杂、B掺杂缺陷时,温度、缺陷浓度和不同缺陷类型对石墨烯纳米带热输运性能的综合影响,深入研究了石墨烯纳米带的声子热输运机理。结果表明:本征石墨烯纳米带的热导率在400K时为107.0W/(m·K),且均随长度和宽度的增加而增加。当缺陷和温度混合效应存在时,由于声子散射和高频声子的激发,使热导率均会随浓度和温度的增加而下降。同时,不同缺陷类型在同一温度下,空位缺陷在低浓度时对热导率影响较大,但在高浓度时掺杂缺陷影响显著。其中N掺杂的影响强于B掺杂,这是由于不同原子的质量不同造成的。研究结果有助于调控石墨烯热输运特性,可为微纳电子器件的高效散热提供理论指导。

石墨炔材料热电输运特性及调控的研究进展

石墨炔是一种由sp和sp^(2)碳原子构成的碳基纳米结构材料,具有丰富的碳化学键、特殊的电子结构和优异的半导体性能,可作为低温型热电材料,在热电材料领域具有良好的应用前景。从第一性原理计算的角度,综述了石墨炔的热电输运特性研究进展,阐述了其微观机理,分析了不同调控方式对石墨炔热电输运特性的影响。可为石墨炔在热电领域的应用提供理论借鉴和参考。

CH_(4)水合物在SDS和CTAB溶液中的生成特性研究

为探究不同促进剂在甲烷水合物生成过程的微观作用机理,选取动力学促进剂十二烷基硫酸钠(SDS)和热力学促进剂十六烷基三甲基溴化铵(CTAB)作为添加剂,采用分子动力学方法研究其对甲烷水合物生成速率的影响.通过分析势能变化、均方位移、径向分布函数、分子簇生长速率,发现质量分数为0.9%SDS、1.2%SDS、1.2%CTAB、1.6%CTAB的溶液均可促进水合物生成.质量分数为1.2%的SDS溶液水合物生长速率最快,且SDS促进效果优于CTAB.通过分析甲烷分子密度分布云图,发现呈阴性的SDS分子头部基团吸附了大量甲烷分子,水分子受挤压向中间聚集;CTAB含氮的头部基团朝向均相溶液,包含在不稳定的水合物笼中,形成半笼型水合物.相比之下,CTAB溶液中水合物含气率更高.

几何尺寸及缺陷对石墨炔纳米带热输运特性的影响

基于分子动力学模拟方法,对石墨炔纳米带(GYNR)的热输运特性进行了深入研究,重点探讨了几何尺寸、缺陷类型及缺陷的位置(水平方向和垂直方向、苯环与乙炔链)和排列方式等对声子热输运的影响规律,揭示并分析了其声子热输运调控机理。研究结果表明,理想GYNR的热导率仅为18.22 W/(m·K),且相比于石墨烯,GYNR随尺寸增大热导率仅升至21.37 W/(m·K),对几何尺寸依赖较小;对于缺陷类型,空位缺陷的存在相比于氮掺杂对热导率抑制更强,可低至9.19 W/(m·K);对于缺陷位置,位于苯环上或靠近纳米带边界时相比于炔链热导率更低;多个缺陷若以平行分布相比于三角形结构分布可获得更低的热导率,低于8.00 W/(m·K)。研究结果可以为石墨炔材料在纳米器件的热电领域开发、应用及调控等方面提供理论支持和参考。

单层XSe_(2)(X=Zr/Hf)的热电输运特性研究

基于第一性原理的密度泛函理论(DFT)结合Boltzmann输运方程(BTE)和形变势理论(DP)系统地研究了单层ZrSe_(2)和HfSe_(2)的热电输运特性,分析了二者声子的谐性效应和非谐性效应对其晶格热导率的影响机理,并计算了不同温度下二者的塞贝克系数、功率因数、电导率等热电参数。研究结果表明:在300 K时,单层ZrSe_(2)和HfSe_(2)的晶格热导率分别为3.23和4.50 W/(m·K),且随温升降低;各声子支中横向声学支(TA)对热导率的贡献起主要作用。300 K时n型单层ZrSe_(2)和HfSe_(2)的最高ZT分别为1.50和1.95(高于p型),其中单层HfSe_(2)表现更佳,因此n型单层HfSe_(2)是一种良好的热电材料。该研究结果可为基于单层ZrSe_(2)和HfSe_(2)的热电设计和应用提供理论指导及借鉴。

单层MoS_(2)中声子热输运的第一性原理研究

基于密度泛函理论和声子玻尔兹曼输运理论,研究了单层MoS_(2)的晶格热导率对温度的依赖关系,深入研究了单层MoS_(2)中声子的热输运机理。结果表明:单层MoS_(2)的晶格热导率在300K时为101.5W/(m·K),且热导率随温度的升高而降低。通过对比各声子支分析,得到单层MoS_(2)纵向声学支(LA)的群速度最大,且LA支占有单层MoS_(2)热导率的最大贡献率(46.47%)。最后计算了单层MoS_(2)的代表性声子平均自由程,发现当单层MoS_(2)的特征尺寸小于40.9nm时,可以通过改变纳米结构来有效地调节MoS_(2)的热导率。

基于第一性原理的不同结构石墨炔热电输运特性研究

石墨炔是一种新兴的二维层状材料,在热电领域具有应用前景。基于第一性原理的计算方法,分别对γ-石墨炔、δ-石墨炔和α-石墨炔的热电输运特性进行深入研究,重点探讨三种不同结构对声子热输运、电子电导和热电优值的影响规律。研究结果表明,γ、δ和α结构的石墨炔在室温下具有较低的热导率,分别为31.19947、13.44974、5.87009 W·m^(-1)·K^(-1),且随温度升高热导率逐渐降低;在电输运方面,三种不同结构的石墨炔在适当载流子掺杂下表现出较高的功率因数,分别为0.135、0.045、0.011 W·m^(-1)·K^(-2);最终获得最大热电优值ZT_(max)分别约为2.93、2.22、1.67。不同原子结构的石墨炔材料在热、电领域各具优势,在sp杂化碳原子的合理分配下可形成Dirac锥,或可调小带隙,并获得较低的热导率,热电优值最大可达2.93。不同结构的石墨炔材料的热电性能研究,将有助于其在热电领域的应用,并为二维层状碳纳米材料在热电领域的应用提供借鉴和参考。

金属纳米颗粒对甲烷水合物分解过程的影响

天然气水合物形成的冰堵是造成管道堵塞的重要原因,金属纳米颗粒的添加可以增强水合物分解过程的传热传质,加速水合物分解。为分析金属纳米颗粒对甲烷水合物分解过程的影响,采用分子动力学方法模拟了纯水体系和金属纳米颗粒体系中甲烷水合物的分解。结果表明,甲烷水合物的分解是逐层进行的,分解速度随温度升高而升高;金属纳米颗粒体系下,水分子和甲烷分子扩散系数均高于纯水体系,粒径为1.0 nm的体系中水分子和甲烷分子的扩散系数大于粒径为1.5 nm体系。可见金属纳米颗粒有利于促进水合物分解,而且相比于金属颗粒的种类,粒径大小对水合物结构影响更大。

基于第一性原理的单层WS_(2)热输运特性研究

二维WS_(2)是一种层状过渡金属硫化物,因其具有特殊的层状结构、可调带隙及稳定的物理化学性质而备受关注。结合玻尔兹曼输运方程(BTE)和密度泛函理论(DFT),利用第一性原理研究了单层WS_(2)声子的输运特性,分析了声子的谐性效应和非谐性效应对WS_(2)晶格热导率的影响机理,计算了其声子的临界平均自由程,提出通过调整阻断频率的方法来调控WS_(2)的晶格热导率。研究结果表明:单层WS_(2)在300 K时的本征晶格热导率为149.12 W/(m·K),且随温度的升高而降低;从各声子支对总热导率的贡献来看,声学声子支起主要作用,特别是纵向声学(longitudinal acoustic, LA)声子支对单层WS_(2)热导率的贡献百分比最大(44.28%);单层WS_(2)声学声子支和光学声子支之间的较大带隙(声光学声子支之间无散射)导致其具有较高的晶格热导率。本文研究可为基于单层WS_(2)纳米电子器件的设计和改进提供借鉴和理论指导。

水合物生成表面活性剂研究进展

水合物因具有储能密度大、制备条件简单、存储稳定等优点,目前广泛应用于气体储运、气体分离、蓄冷等行业。然而纯水合物的生成速率不高和储气密度低是阻碍水合物技术进一步工业化应用的主要原因,研究表明向体系中添加促进剂可使这个问题得到有效缓解和改善。通过综述国内外各种离子型表面活性剂的研究进展,分析了其对水合物生成的相平衡条件、生成速率和储气密度的影响规律,阐述了各促进剂对水合物合成的促进机理,为水合物理论与技术的深入研究及工业化发展提供参考和借鉴。

知识可视化在初中化学教学中应用

知识可视化是指运用视觉表征手段进行知识传播和创新的一种教学形式.知识可视化能够呈现形象化的知识,对于阐述化学概念、揭示化学内在本质具有重要意义.本文研究了知识可视化的概念,并结合教学实践探究了知识可视化在初中化学教学中的应用策略,以期为化学教学提供更为完善的教学思路和方法.

微波消解/ICP-AES法同时测定中药中Cd、Hg、Pb含量

目的:同时测定野菊花、菊花、蒲公英、枇杷叶和蝉蜕5种中药中3种重金属Cd、Hg、Pb的含量。方法:采用密闭高压微波消解技术处理样品,与电感耦合等离子体原子发射光谱法(ICP-AES)联用进行分析。结果:在最佳实验条件下,0.2g中药中各元素的加标回收率为92.3%～100.1%,RSD低于1.9%,检出限介于0.25～0.78ng.mL-1之间。结论:与常规方法相比,该方法快速简便,准确率高,精密度好,适用于中药中微量元素的分析。

老何

与诗人舒婷一样，老何生于1952年。1969年上山下乡。1977年高考恢复后他回到上海，当了老师，直到现在。我们是他的最后一届学生。再过两年，他的革命事业就圆满完成——可以退休了。或许因为我们的年纪与老何的孙辈相仿，