Nitrogen-Modified Graphdiyne as a Promising Membrane for Helium Separation: First-Principles and Molecular Dynamics Simulations

渗透 分子动力学 密度泛函理论 气体分离 氮气 材料科学 物理化学 热力学 化学 化学物理 分析化学(期刊) 计算化学 物理 色谱法 渗透 有机化学 生物化学
作者
Jing Xu,Jing Li,Hai Jun Liu,Lian Ming Zhao
出处
期刊:Defect and Diffusion Forum [Trans Tech Publications]
卷期号:381: 20-25 被引量:3
标识
DOI:10.4028/www.scientific.net/ddf.381.20
摘要

The He separation performance of the N-modified graphdiyne monolayer (N-GDY) was studied by using both the first-principles density functional theory (DFT) and molecular dynamics (MD) simulations. The high cohesive energy of 7.24 eV/atom confirmed the strong stability of N-GDY for a gas separation membrane. Based on the calculations, the N-GDY membrane was found to exhibit extremely high He permeance (4.8 ×10 -3 mol/m 2 ·s·Pa at 100 K) and selectivities of He/H 2 O, He/Ar, He/N 2 , He/CO, He/CO 2 , and He/CH 4 (10 2 ~10 12 at 300 K). Therefore, N-GDY should be a good candidate for He separation from natural gas.
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