用于氦分离应变调控纳米多孔 CN 膜的理论设计
计算物理
2018-11-28 v1
摘要
设计高效的 He 纯化膜在科学与工业应用中十分关键。具有本征孔道的超薄膜因孔径可控与孔分布均匀而备受气体纯化青睐。基于第一性原理密度泛函理论与分子动力学模拟，我们证明压缩应变石墨型氮化碳（CN）可有效从 Ne 与 Ar 中纯化 He。在 -6% 应变下，具有合适孔径的 CN 单层对 He 呈现易逾越的势垒（0.11 eV），而对 Ne（0.51 eV）与 Ar（2.45 eV）穿过膜则构成难以逾越的势垒，并且其对 He/Ne 与 He/Ar 分别展现 5.17*10^6 与 1.89*10^39 的极高选择性，以及室温下 1.94*10^7 GPU 的优异 He 渗透率，优于多孔石墨烯与 C2N 膜。我们的结果确认应变调控 CN 膜有潜力用于从其他稀有气体中分离 He。
引用
@article{arxiv.1811.11071,
title = {Theoretical design of a strain-controlled nanoporous CN membrane for helium separation},
author = {Yongchao Rao and Zhaoqin Chu and Xiao Gu and Xiangmei Duan},
journal= {arXiv preprint arXiv:1811.11071},
year = {2018}
}