第一原理シミュレーションによる炭素系物質の脱水素化特性の研究

利用第一性原理模拟研究碳基材料的脱氢性能

• 批准号: 07J07486
• 负责人: 坂本 晶子 (原田 晶子)
• 金额: $ 2.64万
• 依托单位: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2007
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2007 至 2010
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-07J07486/
• 关键词: 水素; グラファイト; ナノ構造; 脱水素化; シミュレーション; 分子動力学法; 第一原理

ナノ構造化グラファイト、カーボンナノチューブなどの炭素系物質は水素貯蔵材料としての可能性が期待され、実験、理論両面から研究が行われている。このうち、グラファイトを水素雰囲気中でミリング処理して得られるナノ構造化グラファイトは、7.4重量%(CH_<0.95>)という多量の水素を吸蔵することが報告されており、水素貯蔵材料として有望な物質であるが、このナノ構造化グラファイト中に水素がどのように吸蔵および放出されるのか、そのミクロなメカニズムは明らかになっていない。そこで本研究では、これらの炭素系物質の脱水素化特性について調べるため、第一原理分子動力学法を用いた計算機シミュレーションを行っている。本年度は、モデル系として、グラフェンのアームチェアエッジおよびグラフェン面上に水素原子が結合した系を構築し、第一原理分子動力学シミュレーションを行い、炭素-炭素および炭素-水素間の結合状態について調べた。その結果、グラフェンのエッジ付近の面上に水素が吸着している系では、吸着していない系に比べて炭素原子間の平均原子間距離が長くなり、炭素-炭素間の結合がより弱くなっていくことが分かった。また、吸着水素原子の存在により、エッジ付近ではグラフェン面は垂直方向に大きく歪み、炭素原子の6員環構造が崩れていく様子が見られた。一方、グラフェンレイヤーが多数重なったグラファイト系では、同じようにエッジ部分が歪んでいくが、レイヤー1枚の系よりも歪みは小さく、上下のレイヤーの存在により面に垂直な方向への運動が制限されていると考えられる。これらの結果から、グラフェン系への水素原子の吸着によって、エッジ付近の結合が変化し弱くなって行く様子が分かった。これまでに得られた結果と合わせて、炭素系物質に吸蔵された水素の状態とその結合状態の変化についての統一的な理解を得ることができた。

In order to improve the quality of carbon materials, possibilities, and theories, we are looking forward to the development of research. The weight of the water supply is 7.4% (CH_<0.95&gt). ) to increase the amount of water, the amount of water, water, materials, materials and materials. In this study, the dehydration properties of carbon materials, the characteristics of dehydration, the first-principle molecular dynamics method and the first-principle molecular dynamics method were used in this study. This year, this year, the water atoms on the surface of the oil and gas are combined with the system, the first principle molecular dynamics is used to analyze the operation, and the carbon-carbon-water system is used to combine carbon and water. The results show that the water content on the surface is more sensitive than the average atomic distance between carbon atoms, and the carbon-carbon interatomic distance is longer than that of carbon atoms. The water-absorbing atoms are sensitive, the water-absorbing atoms are distorted in the vertical direction near the surface, and the carbon atoms are used to cause the collapse of the gas. On the one hand, there is a lot of information about the system, the part of the system, the part, the side, the bottom, the top, the bottom, the upper and lower parts. The result of the experiment shows that the water atom absorbs the water atom, and the water atom absorbs the water atom, and the water atom absorbs the water atom. The results show that the results show that the absorption of water and the absorption of water in the carbon series are combined with the understanding of the system.

项目成果

Bonding properties of hydrocarbons at the edges of graphene : ab initiomolecular-dynamics simulations

石墨烯边缘碳氢化合物的键合特性：从头开始分子动力学模拟

• 发表时间: 2010
• 作者: HIRASAWA;Tatsuya;S. Tanaka;Y. Yatsu;谷津 陽一;Y. Yatsu;谷津 陽一;A. Harada;Akiko Harada;Akiko Harada;坂本(原田)晶子;坂本(原田)晶子
• 通讯作者: 坂本(原田)晶子

Structural and electronic properties of liquid carbon: ab initio molecular-dynamics simulation

液态碳的结构和电子特性：从头算分子动力学模拟

• 发表时间: 2008
• 期刊: J. Phys. : Conf. Ser Vol.98
• 作者: A. Harada;F. Shimojo;K. Hoshino
• 通讯作者: K. Hoshino

第一原理分子動力学法によるナノ構造化グラファイト中の炭化水素の動的性質II

使用第一原理分子动力学方法 II 纳米结构石墨中碳氢化合物的动态性质

• 发表时间: 2011
• 作者: HIRASAWA;Tatsuya;S. Tanaka;Y. Yatsu;谷津 陽一;Y. Yatsu;谷津 陽一;A. Harada;Akiko Harada;Akiko Harada;坂本(原田)晶子
• 通讯作者: 坂本(原田)晶子

Hydrogen desorption from nanostructured graphite : ab initio molecular-dynamics studies

纳米结构石墨的氢解吸：从头算分子动力学研究

• 发表时间: 2007
• 期刊: J. Phys. : Condens. Matter 19
• 作者: A. Harada;F. Shimojo;and K. Hoshino
• 通讯作者: and K. Hoshino

ナノ構造化グラファイトに結合した水素の第一原理分子動力学シミュレーション

氢与纳米结构石墨结合的第一性原理分子动力学模拟

• 发表时间: 2010
• 作者: HIRASAWA;Tatsuya;S. Tanaka;Y. Yatsu;谷津 陽一;Y. Yatsu;谷津 陽一;A. Harada;Akiko Harada;Akiko Harada;坂本(原田)晶子;坂本(原田)晶子;坂本(原田)晶子;坂本(原田)晶子;坂本(原田)晶子
• 通讯作者: 坂本(原田)晶子