衛(wèi) 飛 唐方東 劉佳煜 忻智煒 曾友石 楚鑫新 劉 衛(wèi)
1(中國(guó)科學(xué)院上海應(yīng)用物理研究所 上海 201800)
2(中國(guó)科學(xué)院大學(xué) 北京 100049)
3(上海市計(jì)量測(cè)試技術(shù)研究院 上海 201203)
氫同位素對(duì)于現(xiàn)代分析方法和示蹤技術(shù)非常重要,在環(huán)境、能源、生命科學(xué)等[1?3]領(lǐng)域有著廣泛的應(yīng)用,因此氫同位素的分離和提純具有十分重要的應(yīng)用價(jià)值,受到國(guó)內(nèi)外學(xué)者的廣泛關(guān)注?;谕凰卦谖锢砑盎瘜W(xué)性質(zhì)上的差別,國(guó)內(nèi)外已發(fā)展了多種分離方法,如蒸餾法[4?7]、化學(xué)交換法[7?8]、電解法[9]和激光分離法[10]等。其中,低溫精餾法[4]在重水生產(chǎn)、重水除氚等多個(gè)領(lǐng)域均有應(yīng)用,但其分離系數(shù)小,熱量消耗大,運(yùn)行控制要求高,不能廣泛商用;化學(xué)交換分離技術(shù)中的H2O-H2S 交換法[11]雖然分離系數(shù)高、能耗較低,但H2S 腐蝕性較強(qiáng)且有毒,具有安全隱患;激光分離法[10]雖然分離系數(shù)高,原料利用率高,但其工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)尚未成熟,這促使研究人員不斷尋找更為高效、經(jīng)濟(jì)、安全的氫同位素分離技術(shù)。日本學(xué)者 Saito[12]于 1996 年將固體聚合物電解質(zhì)(Solid Polymer Electrolyte,SPE)用于水電解實(shí)驗(yàn),成功研制了SPE 氚濃縮裝置。相比其他分離方法,SPE電解法具有電解效率高、分離能力大、操作安全簡(jiǎn)便等優(yōu)點(diǎn)。SPE電解法可應(yīng)用于低濃度氚化水的富集、含氚廢水的處理、低氘水的制備過(guò)程中[13?14],對(duì)環(huán)境的監(jiān)測(cè)保護(hù)具有重要意義。
膜電極是SPE 電解法分離氫同位素的主要部件,由質(zhì)子交換膜、陰極催化劑和陽(yáng)極催化劑組成。樣品水主要以H2O、HDO和HTO形式存在。在電解過(guò)程中,氫同位素在膜電極發(fā)生同位素效應(yīng),主要有三個(gè)步驟[15]:首先,由于氫同位素零點(diǎn)能的差異,H2O 優(yōu)先在陽(yáng)極側(cè)發(fā)生析氧反應(yīng),使得HDO、HTO等保留在陽(yáng)極液相中;其次,由于H+、D+、T+在質(zhì)子交換膜的運(yùn)輸過(guò)程中存在動(dòng)力學(xué)同位素效應(yīng),使得氫同位素離子的遷移速度不同,質(zhì)量最小的H+會(huì)優(yōu)先到達(dá)陰極側(cè);最后,水合質(zhì)子在陰極側(cè)由于電極反應(yīng)速度的差異使得H+優(yōu)先發(fā)生析氫反應(yīng)進(jìn)入氣相。在整個(gè)電解過(guò)程中,氫同位素的分離效果主要受到反應(yīng)溫度、電流密度、電極材料和SPE 膜材料的影響[14,16]。不少學(xué)者通過(guò)調(diào)控反應(yīng)條件和改變催化劑的材料等方式來(lái)優(yōu)化膜電極,但這些傳統(tǒng)優(yōu)化方法并不能顯著提高SPE電解法對(duì)氫同位素的分離系數(shù)(H/D~2,H/T~12)[17?18]。因此,迫切需要一種新型高效的氫同位素分離濾膜來(lái)優(yōu)化膜電極,提升SPE 電解法的分離效果。
石墨烯及其衍生物(雙層或多層石墨烯)因其出色的光學(xué)、電學(xué)、力學(xué)特性,在材料、能源、環(huán)境等領(lǐng)域[19?24]引起了極大關(guān)注。近年來(lái),石墨烯也為氫同位素的分離帶來(lái)了新突破,它作為僅允許質(zhì)子和電子通過(guò)的單層原子晶體,在分離氫同位素時(shí)表現(xiàn)出非凡的亞原子選擇透過(guò)性[25?26]。研究人員將單層石墨烯轉(zhuǎn)移至Nafion 膜上,探索了單層石墨烯對(duì)質(zhì)子(H+)和氘核(D+)的選擇性,表現(xiàn)出優(yōu)異的分離效果(H+/D+~10)[26],優(yōu)于傳統(tǒng) SPE 電解法的分離能力。這種新型高效的氫同位素分離方法無(wú)需添加其他化學(xué)物質(zhì),能耗低,尺寸小,可轉(zhuǎn)移至質(zhì)子交換膜上,有望在膜電極中發(fā)揮作用,高效提升SPE 電解法對(duì)氫同位素的分離能力。
目前,石墨烯在氫同位素分離領(lǐng)域的應(yīng)用仍處于初級(jí)階段,一些學(xué)者選用第一性原理對(duì)氫在石墨烯表面的吸附能、穿透勢(shì)壘進(jìn)行了計(jì)算,對(duì)缺陷、化學(xué)修飾和溶劑作用等[27?29]對(duì)質(zhì)子傳導(dǎo)性的影響進(jìn)行了理論研究。但將石墨烯應(yīng)用于SPE電解法分離氫同位素領(lǐng)域的相關(guān)研究尚未報(bào)道。為了探究基于石墨烯優(yōu)化SPE膜電極的可能性以及優(yōu)化后的SPE膜電極在實(shí)驗(yàn)過(guò)程中對(duì)氫同位素的分離性能,有必要建立合適的理論分析模型,對(duì)石墨烯在反應(yīng)時(shí)的作用機(jī)理進(jìn)行系統(tǒng)的理論模擬分析,探索在該模型系統(tǒng)下石墨烯對(duì)氫同位素的分離能力,為建立新型高效的氫同位素分離法提供理論支撐。
SPE膜電極由全氟磺酸離子交換膜及其兩面壓附的不同電催化劑組成。本文選用雙層質(zhì)子交換膜替代傳統(tǒng)膜電極中的單層離子交換膜,并將二維晶體石墨烯轉(zhuǎn)移至這兩層質(zhì)子交換膜之間,建立了“三合一”式膜結(jié)構(gòu),優(yōu)化后的SPE的膜電極的模型結(jié)構(gòu)如圖1(a)所示。在圖1(a)中,膜電極的陽(yáng)極側(cè)加入一定量的水樣后,發(fā)生氧化反應(yīng)生成O2和H+、D+、T+,大量的H+在石墨烯的篩分作用下優(yōu)先到達(dá)陰極側(cè),通過(guò)陰極還原反應(yīng)析出H2。
考慮到氫同位素離子不是在真空中運(yùn)動(dòng),而是沿著全氟側(cè)鏈上磺酸基(SO3?)提供的氫鍵網(wǎng)絡(luò)運(yùn)動(dòng),使得H+、D+、T+在穿過(guò)石墨烯之前會(huì)短暫與質(zhì)子交換膜中的水分子結(jié)合,呈現(xiàn)出氫離子在穿透石墨烯過(guò)程中的初始狀態(tài)。然而水合氫離子在溫室下幾乎不能穿過(guò)單層完整的石墨烯結(jié)構(gòu)(穿透勢(shì)壘大于3.8 eV[27]),同時(shí)考慮到石墨烯具有亞原子選擇性,H+、D+、T+可從質(zhì)子交換膜的陽(yáng)極側(cè)經(jīng)由石墨烯孔洞穿透到陰極側(cè),則系統(tǒng)模型簡(jiǎn)化為:H+/D+/T+-石墨烯分子模型,如圖1(b)所示。
圖1 模擬系統(tǒng)圖(a)石墨烯優(yōu)化SPE膜電極結(jié)構(gòu)示意圖,(b)H+/D+/T+-石墨烯分子模型Fig.1 Schematic diagram of simulation system(a)Graphene optimized SPE membrane electrode system,(b)H+/D+/T+-graphene molecular model
本文涉及的模型均基于密度泛函理論(Density Functional Theory,DFT)[30?31]進(jìn)行第一性原理計(jì)算,選用高斯軌道函數(shù)為基組設(shè)置,并采用梯度校準(zhǔn)函數(shù) B3LYP(Becke[32]的三參數(shù)混合交換函數(shù)和 Lee,Yang 和Parr(LYP)[33]相關(guān)函數(shù))在量子化學(xué)計(jì)算軟件 Gaussian 09[34]計(jì)算。選用基組 6-31G(d)計(jì)算了石墨烯分子對(duì)氫同位素離子的穿透勢(shì)壘和零點(diǎn)能(Zero-point Energy,ZPE),探究了石墨烯模型對(duì)氫同位離子的分離效果。
在計(jì)算過(guò)程中,首先考慮石墨烯分子模型對(duì)氫同位素離子穿透勢(shì)壘的影響,而穿透勢(shì)壘可能受到石墨烯分子結(jié)構(gòu)、尺寸大小的影響,因此計(jì)算模型確立的關(guān)鍵是先確定石墨烯分子模型。石墨烯分子模型選用圓形團(tuán)簇,因?yàn)閳A形簇的相對(duì)穩(wěn)定性比由相同數(shù)目的C 原子組成的矩形簇的相對(duì)穩(wěn)定性約高1.5%[35]。本文分別選取了三種不同尺寸的圓形簇石墨烯模型進(jìn)行討論,石墨烯邊緣的碳原子用氫鈍化來(lái)飽和其懸掛鍵,如圖2 所示??赏ㄟ^(guò)對(duì)這三種不同尺寸大小的圓形簇進(jìn)行質(zhì)子限制穿透路徑計(jì)算,來(lái)確定合適的計(jì)算模型尺寸大小。
圖2 石墨烯分子模型(C6H6,C24H12,C54H18)Fig.2 Graphene molecular model
石墨烯作為僅能通過(guò)質(zhì)子和電子的單層原子晶體,在分離氫同位素時(shí)表現(xiàn)出非凡的亞原子選擇透過(guò)性。在真空環(huán)境下,質(zhì)子穿過(guò)完整石墨烯的能力雖遠(yuǎn)大于氫原子或比氫原子更大的體系,但因其勢(shì)壘高于1.5 eV[36],質(zhì)子仍很難穿透完整的石墨烯結(jié)構(gòu),因此有必要考慮幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化或石墨烯缺陷對(duì)穿透勢(shì)壘的影響。
石墨烯在制備過(guò)程中或多或少會(huì)產(chǎn)生一定量的缺陷。石墨烯的固有缺陷主要包括Stone-Wales 缺陷(SW 缺陷)、單空位缺陷、多空位缺陷等[37]。其中,最容易產(chǎn)生的缺陷是SW缺陷,這類(lèi)缺陷的形成能量大約為 5 eV[38?39],已有研究證明 SW 缺陷的存在會(huì)降低石墨烯對(duì)質(zhì)子的穿透勢(shì)壘。相關(guān)學(xué)者計(jì)算了質(zhì)子穿過(guò)SW 缺陷七元碳環(huán)中心的穿透勢(shì)壘,質(zhì)子對(duì)SW缺陷的穿透勢(shì)壘相較于對(duì)完整石墨烯的穿透勢(shì)壘有所下降,降至0.93 eV[40]??紤]計(jì)算完整性,筆者計(jì)算了另外兩種常見(jiàn)的石墨烯缺陷模型對(duì)質(zhì)子的穿透勢(shì)壘,考慮到缺陷濃度和計(jì)算成本的限制,本文選用C36H15單空位缺陷石墨烯,C30H14雙空位缺陷石墨烯進(jìn)行擴(kuò)展計(jì)算,探究缺陷對(duì)穿透勢(shì)壘的影響。
在實(shí)驗(yàn)條件下,氫同位素離子穿過(guò)二維晶體石墨烯是一個(gè)受熱活化的過(guò)程,其反應(yīng)速率的常數(shù)k滿足Arrhenius公式[26]:
式中:k為反應(yīng)速率的常數(shù),min?1;A為指前因子,也稱為阿倫尼烏斯常數(shù),min?1;E為反應(yīng)的活化能,J·mol?1或 kJ·mol?1;kB為玻爾茲曼常數(shù),kB=1.38×10?23,J?K?1;T為熱力學(xué)溫度,K。忽略阿倫尼烏斯公式的指前因子作為一級(jí)近似,可通過(guò)將公式改寫(xiě)為不同氫離子的反應(yīng)速率常數(shù)的比值來(lái)確定氫同位素的分離系數(shù),如氕/氘同位素分離系數(shù)αHD:
其中:ΔEHD=EH?ED,雖然EH和ED可確定氫離子的穿透率,但氫同位素的選擇性僅取決于H 和D 的零點(diǎn)振動(dòng)能的差值△ZPE(△ZPEHD=ZPEH?ZPED),同理適用氕/氚同位素分離系數(shù)αHT。因此,本文通過(guò)計(jì)算在過(guò)渡態(tài)時(shí)系統(tǒng)零點(diǎn)振動(dòng)能的差異,來(lái)推測(cè)基于單層石墨烯優(yōu)化SPE膜電極模型在電解水過(guò)程中產(chǎn)生的氫同位素效應(yīng),確立氫同位素分離系數(shù)。
質(zhì)子穿過(guò)石墨烯碎片苯環(huán)中心過(guò)程中的動(dòng)力學(xué)穿透勢(shì)壘是通過(guò)掃描垂直于模型系統(tǒng)平面幾何中心的限制穿透路徑得到的。在計(jì)算限制穿透路徑過(guò)程中,質(zhì)子與石墨烯分子中心的起始距離為0.15 nm,掃描路徑步長(zhǎng)為0.01 nm。計(jì)算得到三種不同尺寸圓形簇石墨烯模型對(duì)質(zhì)子的穿透勢(shì)壘為(1.57±0.02)eV,表明隨著石墨烯分子模型尺寸的增加,質(zhì)子的穿透勢(shì)壘幾乎不發(fā)生改變,石墨烯尺寸大小對(duì)計(jì)算精度無(wú)顯著影響,而存在的差異主要是由于分子模型的邊緣效應(yīng)[39]所致。表明在不同尺寸的石墨烯分子模型中,苯環(huán)中心的孔隙環(huán)境與石墨烯的六元碳環(huán)類(lèi)似。綜合考慮計(jì)算精度和速度,后文選取一個(gè)具有相鄰苯環(huán)帶的石墨烯分子模型(C24H12)進(jìn)行計(jì)算。
在實(shí)際的穿透過(guò)程中,質(zhì)子不完全從六元碳環(huán)的幾何中心穿過(guò)石墨烯,因此還需對(duì)C24H12石墨烯模型和二維平面內(nèi)的質(zhì)子進(jìn)行幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化,再進(jìn)行掃描路徑計(jì)算,計(jì)算結(jié)果如圖3(a)所示。發(fā)現(xiàn)優(yōu)化后的質(zhì)子偏離石墨烯六元碳環(huán)幾何中心約0.038 nm,距離相鄰六個(gè)碳原子位置在0.118~0.178 nm 范圍內(nèi)。當(dāng)質(zhì)子從 0.15 nm 的垂直距離開(kāi)始接近孔中心時(shí),H+-石墨烯碎片系統(tǒng)的總能量先減小,直到距離達(dá)到0.1 nm 處。隨著質(zhì)子進(jìn)一步接近孔中心,總能量開(kāi)始增加,直到達(dá)到系統(tǒng)能量最大值為止。
通過(guò)幾何結(jié)構(gòu)優(yōu)化,掃描路徑計(jì)算得到質(zhì)子垂直于石墨烯分子穿過(guò)偏心位置的動(dòng)力學(xué)穿透勢(shì)壘為1.32 eV,低于質(zhì)子直接垂直穿過(guò)石墨烯幾何中心時(shí)的勢(shì)壘15.9%。勢(shì)壘降低的主要原因是,當(dāng)允許晶格弛豫時(shí),電荷差異對(duì)質(zhì)子的影響便會(huì)顯現(xiàn)出來(lái),質(zhì)子在穿過(guò)苯環(huán)過(guò)程中,允許質(zhì)子和碳原子之間的鍵的形成和斷裂。
計(jì)算得到質(zhì)子穿過(guò)單空位缺陷(圖3(b))和雙空位缺陷(圖3(c))的穿透勢(shì)壘分別為0.80 eV 和0.47 eV,這表明缺陷的存在會(huì)大大降低質(zhì)子穿透石墨烯的勢(shì)壘,且與缺陷孔洞的大小有關(guān)。質(zhì)子穿過(guò)完整石墨烯的勢(shì)壘是最高的,其最小孔徑為0.290 nm,而對(duì)于雙空位缺陷中的八元碳環(huán),孔徑增加到0.369~0.405 nm,穿透勢(shì)壘相比于與完整石墨烯的勢(shì)壘降低了1.10 eV,說(shuō)明石墨烯中固有缺陷的存在可促進(jìn)質(zhì)子的傳輸。
圖3 質(zhì)子穿過(guò)不同模型結(jié)構(gòu)的掃描路徑(a)C24H12石墨烯,(b)C36H15單空位缺陷,(c)C30H14雙空位缺陷Fig.3 The scanning path diagram of protons passing through different model structures (a)C24H12 graphene,(b)Single vacancy defect C36H15,(c)Double vacancy defect C30H14
在計(jì)算氫同位素效應(yīng)之前,需要通過(guò)尋找反應(yīng)過(guò)程中的過(guò)渡態(tài)(Transition State,TS)來(lái)計(jì)算系統(tǒng)的零點(diǎn)振動(dòng)能。將單個(gè)質(zhì)子放置在C24H12石墨烯的幾何中心位置尋找過(guò)渡態(tài),有且僅有一個(gè)虛頻,對(duì)應(yīng)于質(zhì)子垂直穿過(guò)完整石墨烯模型的振動(dòng)模式Gra-TS(圖4(a))。同理,對(duì)于質(zhì)子穿過(guò)缺陷石墨烯結(jié)構(gòu)下的過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu),考慮到單空位缺陷和雙空位缺陷在過(guò)渡態(tài)下對(duì)質(zhì)子的穿透勢(shì)壘近乎于零,因此,這里只考慮SW 缺陷石墨烯。這類(lèi)缺陷是由于石墨烯的C?C鍵旋轉(zhuǎn)而形成的,因此該缺陷的形成并沒(méi)有使石墨烯分子內(nèi)發(fā)生碳原子的引入或者移除,也不會(huì)產(chǎn)生具有懸掛鍵的碳原子。對(duì)于SW缺陷共找到兩種振動(dòng)模式,即存在兩種過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)(圖4(a)):質(zhì)子從五元碳環(huán)附近穿過(guò)SW缺陷石墨烯結(jié)構(gòu)的TS1;質(zhì)子從六元碳環(huán)附近穿過(guò)SW 缺陷石墨烯結(jié)構(gòu)的TS2。在這幾種穿透路徑中,質(zhì)子都從位置1處經(jīng)由位置2到達(dá)位置3處。
將單個(gè)H+、D+、T+分別置于完整石墨烯模型和SW 缺陷石墨烯模型中心附近,計(jì)算每個(gè)系統(tǒng)在過(guò)渡態(tài)模型系統(tǒng)的振動(dòng)頻率,統(tǒng)計(jì)得到每個(gè)系統(tǒng)的ZPE,通過(guò)做差得到不同體系間的△ZPE。計(jì)算結(jié)果如圖4(b)所示。當(dāng)H+、D+、T+分別在完整石墨烯模型的六元碳環(huán)中心附近做垂直振動(dòng)時(shí),其零點(diǎn)振動(dòng)能的差異分別為:ΔZPEHD-Gra=63.8 meV,ΔZPEHT-Gra=91.6 meV。SW缺陷模型在過(guò)渡態(tài)TS1下,H+、D+、T+從六元碳環(huán)附近穿過(guò)SW 缺陷石墨烯時(shí),其零點(diǎn)能差異與完整石墨烯結(jié)構(gòu)接近,而在過(guò)渡態(tài)TS2下,H+、D+、T+從五元碳環(huán)附近穿過(guò)SW 缺陷石墨烯時(shí),H+和D+、H+和T+的零點(diǎn)能差異明顯高于完整石墨烯結(jié)構(gòu)下的的零點(diǎn)能差異。結(jié)果表明:基于模型系統(tǒng)計(jì)算出的零點(diǎn)校正可以解釋石墨烯對(duì)同位素離子H+、D+和T+在傳輸速度上的差異。
圖4 ΔZPE過(guò)渡態(tài)結(jié)構(gòu)(a),氫同位素離子在不同石墨烯模型結(jié)構(gòu)中(TS)的零點(diǎn)振動(dòng)能差異(b)Fig.4 Transition state structure of ΔZPE(a),ΔZPE diagram of hydrogen isotopes in different graphene model structures(TS)(b)
在不同溫度(T)下,不同石墨烯結(jié)構(gòu)對(duì)H+、D+、T+的理論分離系數(shù),可通過(guò)上述得到的氫同位素零點(diǎn)振動(dòng)能的差值,利用Arrhenius 公式(式(2))計(jì)算得出。樣品水形態(tài)為液態(tài),常壓下設(shè)定溫度控制在273~373 K 范圍內(nèi),計(jì)算結(jié)果見(jiàn)表1,有效數(shù)字取小數(shù)點(diǎn)后1 位。結(jié)果表明:溫度對(duì)氫同位素的分離系數(shù)呈負(fù)反饋現(xiàn)象,即溫度越低,分離系數(shù)越高。主要是由于溫度影響反應(yīng)速率,溫度越高,反應(yīng)速率越快,加快了氫同位素離子的滲透作用,從而降低了對(duì)氫同位素離子的選擇性。因此,在后續(xù)實(shí)驗(yàn)中可通過(guò)降低膜電極的反應(yīng)溫度來(lái)提升分離系數(shù)。在常溫293 K環(huán)境下,完整石墨烯對(duì)H+、D+的理論分離系數(shù)為12.4,而對(duì)H+、T+的理論分離系數(shù)高達(dá)37.5,遠(yuǎn)大于目前SPE電解法的實(shí)驗(yàn)值(H/T≈12[17?18])。與此同時(shí),觀察到SW 缺陷石墨烯在TS2下,對(duì)氫同位素分離能力高于TS1,推測(cè)SW缺陷石墨烯中存在的五元碳環(huán)結(jié)構(gòu)會(huì)產(chǎn)生比完整石墨烯中的六元碳環(huán)結(jié)構(gòu)更高的滲透勢(shì)壘,這種五元碳環(huán)結(jié)構(gòu)的存在在一定程度上可提升氫同位素離子的分離比。
表1 不同石墨烯結(jié)構(gòu)(TS)對(duì)氫同位素的理論分離系數(shù)Table 1 Separation coefficients of hydrogen isotopes for different graphene structures(TS)at 273~373 K
分離系數(shù)的計(jì)算表明石墨烯對(duì)質(zhì)子篩分能力遠(yuǎn)高于目前SPE膜電極中的質(zhì)子交換膜對(duì)水合質(zhì)子的選擇能力,可以預(yù)測(cè)出將石墨烯應(yīng)用于SPE電解法,將大大提高SPE 電解法的氫同位素分離系數(shù),這為選用石墨烯優(yōu)化質(zhì)子交換膜和提升氫同位素的分離能力提供理論依據(jù)。
本文使用DFT 理論分析了石墨烯對(duì)氫同位素離子(H+、D+、T+)的分離效果,并從穿透勢(shì)壘、零點(diǎn)振動(dòng)能差異等角度揭示了分離機(jī)制。結(jié)果表明建立的H+/D+/T+-石墨烯分子計(jì)算模型穩(wěn)定可靠,模型結(jié)構(gòu)的優(yōu)化及石墨烯缺陷的存在可降低質(zhì)子對(duì)石墨烯的穿透勢(shì)壘。同時(shí),計(jì)算了過(guò)渡態(tài)情況下,H+、D+、T+穿過(guò)完整、SW缺陷石墨烯分子模型的零點(diǎn)振動(dòng)能差,推測(cè)出在常溫293 K時(shí),完整石墨烯結(jié)構(gòu)對(duì)H+/D+和H+/T+的理論分離比可達(dá) 12.4 和 37.5,遠(yuǎn)高于 SPE 電解法分離氫同位素的分離系數(shù)。本文計(jì)算得到的分離系數(shù)優(yōu)于傳統(tǒng)SPE膜電極在電解水實(shí)驗(yàn)中氫同位素的分離效果,這為選用二維晶體石墨烯材料優(yōu)化SPE膜電極獲得高效氫同位素分離比提供了理論依據(jù),是發(fā)展新型氫同位素分離法的可靠支撐,有望建立真正性能優(yōu)良、安全可靠的氫同位素分離技術(shù)。
致謝感謝劉桂民老師對(duì)計(jì)算工作的指導(dǎo),感謝木留華同學(xué)在計(jì)算過(guò)程給予的幫助。