碳纳米管储氢的计算

学号：912103860404 姓名：娜仁·阿尔别克专业：应用化学

指导老师：王桂香

摘要：碳纳米管作为一维纳米材料，重量轻，六边形结构连接完美，具有许多异常的力学、电学和化学性能。近些年随着碳纳米管及纳米材料研究的深入其广阔的应用前景也不断地展现出来。

碳纳米管，又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级，管子两端基本上都封口）的一维量子材料。碳纳米管主要由呈六边形排列的碳原子构成数层到数十层的同轴圆管。层与层之间保持固定的距离，约0.34nm，直径一般为2~20 nm。并且根据碳六边形沿轴向的不同取向可以将其分成锯齿形、扶手椅型和螺旋型三种。其中螺旋型的碳纳米管具有手性，而锯齿形和扶手椅型碳纳米管没有手性

碳纳米管是一类性能独特和具有广泛应用前景的新型碳材料。碳纳米管由于高长径比、高表面积、小尺寸等特殊的结构，以及表现出来的特殊的物理性能，使得它在很多领域拥有很大的应用潜力。本文首先建立了氢分子之间和氢分子与碳原子之间的相互作用势能模型，借助于分子动力学方法对单壁碳纳米管的储氢过程进行了模拟计算，得出了氢分子密度在碳纳米管径向方向上的分布曲线，提出了储氢的多层吸附机制，解释了密度曲线的规律。文中得到的一些结论为进一步研究碳纳米管储氢问题提供了有益的理论依据。

关键词：单壁碳纳米管的结构；分子动力学；储氢；多层吸附；计算。

Abstract: Carbon nanotubes have attracted much attention for their many promising properties and potential applications．Tile carbon

nanotubes have special structure and excelent physical properties，suchas high aspect ratio，high surface area，small size et al，SO they own potential applications in many fileds．the adsorption of hydrogen gas into single-walled carbon nanotubes (SWCNTs) is studied by molecular dynamics .we find that regularities of distribution for hydrogen molecule are conputed .we analysis the results theoretically and find physical interpretation .multilayer adsorbed in single-wanlldecarbon nannotubes are conputed.it provide essential theoretical referrence for further studing hydrogen adsorption in single-walled carbon nanotubes.

Key words:single-walled carbon nanotubes；molecular dynamics; adsorption hydrogen;multilayer adsorption ;computer

前言：碳纳米管自1991 年被Iijima 博士在电弧蒸发石墨电极制备C60的实验产物中意外发现后.由于它结构的奇异性以及表现出的奇异的力学,电子及磁学性质,可望在结构增强材料,纳米器件,场发射材料,催化剂载体,电磁屏蔽材料,吸波材料,能源材料,等众多领域获得广泛应用.碳纳米管是晶型碳的另一种异形体具有一维纳米结构.许多学者推测碳纳米管可能成为二十一世纪人类大规模应用纳米材料的突破口.根据构成管壁碳原子层的层数不同碳纳米管(CNT)可分为单壁纳米管( SWNTS)和多壁纳米碳管(NWNTS).二者都是由单层或多层的石墨片层卷曲而成的.具有长径比很高的纳米级中空管,以下主要介绍单壁碳纳米管的结构。

正文：单壁碳纳米管的结构:单壁碳纳米管可看成是由单层石墨片卷

曲而成，图l为石墨片的平面结构．图1中a1，a2,为固体物理学原胞基底矢量，T为碳纳米管的轴线方向(Tube axis)矢量，Ch所在的位置为管圆周方向，它与T垂直，形成碳纳米管时,Ch向量的始末

端重合，Ch称为手性矢量,它可表示为

式中，m,n称为单壁碳纳米管的结构参数，它们均为整数．

图l中，为手性角，它是Ch与a1或a2夹角中的最小的角．当m=n 时，=300，此时的管称为扶手椅型单壁碳纳米管(Armchair SWNTs)；当m=0或n=0时,=0，此时的管称为锯齿型单壁碳纳米管(Zigzag SWNTs)；当m,n为其他值

时，0<<300，此时的管称为手性型(或螺旋型),单壁碳纳米管(Chiral SWNTs)．Ch的大小为

式中，ac-c为相邻碳原子距离，acc=0．144 nm．碳纳米管的直径为

。

手型角满租。

碳纳米管的结构十分的稳定，碳纳米管属于一维量子线．在孤立的石墨片边缘，存在着大量的悬挂键，因而能量较高，故不稳定，在形成碳纳米管后，可以消除石墨片2个边缘上的悬挂键．因为悬挂键的减少，使得系统的能量降低，此时，碳纳米管的能量将低于相应石墨片的能量，体系的能量越低则结构越稳定。

碳纳米管有着许多优良的特性，氢气被很多人视为未来的清洁能源。但是氢气本身密度低，压缩成液体储存又十分不方便。碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。这成为了科学家们关注的焦点。1997年，AC.Dillon等报道了单壁碳纳米管的中空管可储存和稳定氢分子，引起广泛的关注。相关的实验研究和理论计算也相继展开。初步结果表明：碳纳米管自身重量轻，具有中空的结构，可以作为储存氢气的优良容器，储存的氢气密度甚至比液态或固态氢气的密度还高。适当加热，氢气就可以慢慢释放出来。研究人员正在试图用碳纳米管制作轻便的可携带式的储氢容器。据推测，单壁碳纳米管的储氢量可达10%（质量比）。此外，碳纳米管还可以用来储存甲烷等其他气体。

碳纳米管的表面特性决定其与氢的相互作用对碳纳米管的表面

活化处理(也称脱帽)是储氢过程中的关键环节。首先介绍单壁碳管具有优秀储氢性能的报道来自美国国立可再生能源实验室的Dillon 等人.他们采用TPDS(程序控温脱附仪D)测量SWNT的载氢量从实验数据推测其具有约5~ 10% ( 质量分数下同D的储氢量测出吸附热为19. 6kJ/mol )并认SWNT 是唯一可用于氢燃料电池汽车的储氢材料。

储氢作用势能模型及初始化条件

在碳纳米管储氢中，一个H2分子的总势能U可以表示成两部分，其中一部分是一个H2分子与其它所有H2分子之间的作用势能之和U(HH)另一部分是一个H2分子与管上所有C原子之间的作用势能之和U(TH),即:U=U(HH)+U(TH)。氢分子之间相互作用势能模型为在此采用Lennard-Jones（L-J）势，则第i个与第j 个H2分子之间的势

能为

rij表示第i 个与第j 个H2分子之间的距离,是分子的有效直径，

是势能的阱深。由于H2是非极性分子，所以本文采用

势来表征H2分子之间的相互作用是非常合适的。根据公式，沿碳纳米管的径向方向，以0.01nm 为厚度分成一层层的同心薄圆筒，

在距管轴r处H2分子的局部密度为

N(r)为距管轴在范围内的H2分子数，L是碳纳米管的长度。通过计算得平均值可得到三种管径的碳纳米管吸附H2分子后

的密度曲线，见图1。

多层吸附理论和管吸附氢的计算多层吸附理论

关于管外H2分子次级密度高峰产生的原因，理论上认为属于多层分子吸附理论，即在管壁吸附第一层H2分子的同时，也发生第二层吸附。第二层H2分子吸附作用主要来源于管壁的作用，其次为第一层H2分子对它的作用储氢量的计算随着半径的增加，管内可以容纳更多的H2分子，总吸附量也随着增加。

虽然各个科学家实验模拟计算的结果和见解比较离散但是大家还是达成了一些基本共识: 吸附量与表面积成正比关系，吸附的区域大致在管内和管外或阵列的间隙处，碳纳米管的直径对吸附量有影响，表面活化或掺杂对吸附量起着重要甚至于决定性作用。

参考文献：1.《碳纳米管（CNT）储氢特性研究》桂林电子工业学报，（王忠民，成钧）。

2.《碳纳米管低温吸附储氢特性的密度泛函理论(DFT) 研究》，（郑青榕，顾安忠，杨晓东，鲁雪生）

3.《多壁碳纳米管热物性参数的理论计算》，工程热物理学报29卷第10期，2008年10月。（严环，张兴）

4.《单壁碳纳米管储氢密度的计算》，（李辛，马贺，韩东），沈阳工业大学理学院

5.《碳纳米管结构的模拟计算》，沈阳工业大学理学报第27卷第四期，郭连权，李辛，马贺）

6.《单壁碳纳米管杂化轨道的计算》，原子与分子物理学报，（黄秋萍，童国平）

7.《纳米管结构的稳定性及结构模拟计算》，沈阳工业学报31卷第一期，（刘嘉惠，郭连权）

8.《单壁与双壁碳纳米管的物理特性研究》，田红灯，硕士学术论文

9.《单壁碳纳米管晶体热导率的理论计算》，严环，张兴

10.《碳纳米管储氢性能的计算机模拟》程锦荣;闫红 [期刊论文]-计算物理 2003(03)

11.顾冲. 高光华. 于养信. 毛宗强单壁碳纳米管吸附氢气的计算机模拟[期刊论文]-高等学校化学学报2001,22(6)

12.Junhua WU Broad Microwave Dielectric Property of Single-walled Carbon Nanotube Composites[期刊论文]-材料科学技术学报（英文版） 2008,24(4)

储氢材料的储氢原理与研究现状

储氢材料的储氢原理与研究现状氢能，即氢气中所含有的能量。具有环境友好、资源丰富、热值高、燃烧性能好、潜在经济效益高等特点[2]。目前，能源危机和环境危机日益严重。许多国家都在加紧部署、实施氢能战略，如美国针对运输机械的“Freedom CAR”计划和针对规模制氢的“Future Gen”计划，日本的“New Sunshine”计划及“We-NET”系统，欧洲的“Framework”计划中关于氢能科技的投人也呈现指数上升趋势[3]。但是，氢能的使用至今未能商业化，主要的制约因素就是存储问题难以解决。因此，氢能的利用和研究成为是当今科学研究的热点之一。而寻找性能优越、安全性高、价格低廉、环保的储氢材料则成为氢能研究的关键。目前，氢可以以高压气态液态、金属氢化物、有机氢化物和物理化学吸附等形式储存。高压气态液态[4]储氢发展的历史较早，是比较传统而成熟的方法，无需任何材料做载体，只需耐压或绝热的容器就行，但是储氢效率很低，加压到15MPa时质量储氢密度不超过3 %。而且存在很大的安全隐患，成本也很高。金属氢化物[5-7]储氢开始于1967年，Reilly等报道Mg2Cu能大量储存氢气，接着1970年菲利浦公司报道LaNi5在室温下能可逆吸储与释放氢气，到1984年Willims制出镍氢化物电池，掀起稀土基储氢材料的开发热潮[8-9]。金属氢化物储氢的原理是氢原子进入金属价键结构形成氢化物。有稀土镧镍、钛铁合金、镁系合金、钒、铌、锆等多元素系合金。具体有NaH-Al-Ti、 Li3N-LiNH2、MgB2-LiH、MgH2-Cr2O3及Ni(Cu,Rh)-Cr-FeO x等物质，

储氢的各种材料

一、前言随着社会的发展，环境保护问题已经越来越为人们所重视。酸雨、温室效应、城市热岛效应等等或初露倪端，或已对人类造成巨大的危害，这些环保问题的产生在很大程度上与人类大量使用化石能源有关。同时，由于能源消耗量的迅猛增加，化石能源将不能满足经济高速发展的需求，需要开发新的能源。在我国开发清洁的新能源体系更具有重要意义。氢可以地球上近于无限的水为原料来制备，其燃烧产物也是水，具有零污染的优点，有望在石油中国论文联盟https://www.360docs.net/doc/e85818642.html, 时代末期成为一种主要的二次能源。氢能技术的发展，已在航天技术中得到了成功的应用。氢是一种危险，易燃易爆的气体，在使用中必须保证安全，因此，一种安全、高能量密度（包括体积能量密度和重量能量密度）、低成本、使用寿命长的氢储、输技术的应用需求已越来越迫切。二、目前主要的储氢方式近年来研究较多的储氢方式有：（1）金属氢化物储氢；（2）液化储氢；（3）吸附储氢；（4）压缩储氢。 2．1金属氢化物储氢氢和氢化金属之间可以进行可逆反应，当外界有热量加给氢化物时，它就分解为氢化金属并释放出氢气。用来储氢的金属大多是由多种元素构成的合金，目前世界上研究成功的合金大致分为：（1）稀土镧镍，每公斤镧镍合金可储氢153L；（2）铁钛合金，储氢量大，价格低月在常温常压下释放氢；（3）镁系合金，是吸氢量最大的元素，但需要在287℃条件下才能释放氢，而且吸收氢十分缓慢；（4）钒、铌、铅等多元素系，这些金属本身是稀贵金属，因此只适用于某些特殊场合。与其它储氢方式相比，金属氢化物储氢具有压力平稳，充氢简单、方便、安全等优点，单位体积贮氢的密度，是相同温度、压力条件下气态氢的1000倍。该储氢方式存在的问题为在大规模应用中如何提高储氢材料的储氢量和降低材料成本，节约贵重金属。国际能源机构确定的未来新型储素材料的标准为储氢量应大于5Wt％，并且能在温和条件下吸放氢。根据这一标准，目前的储氢合金大多尚不能满足这一性能要求。 2.2液化储氢将氢气冷却到-253℃时氢气即可液化。液氢储存方式的质量能量密度最大，是一种轻巧紧凑的方式。但氢气液化成本高，能量损失大（氢液化所需能量为液化氢燃烧产热额的30％），且存在蒸发损失。液氢贮存工艺首先用于宇航中，但需要极好的绝热装置来隔热，才能防止液态氢不会沸腾汽化，导致液体贮存箱非常庞大。 2.3吸附储氢 C.CarPetis和W.Peschka是首先提出在低温条件下氢气能够在活性炭中吸附储存的两位学者。他们提出可以考虑将低温吸附刘运用到大型氢气储存中，并研究得到了在温度为-195℃和-208℃，压力为0－4．15MPa时，氢在多种活性炭上的吸附等温线：压力为4．2MPa 时，氢气在活性炭上的吸附容量分别可以达到 6．8wt％和 8．2wt％在果等温膨胀到0．2MPa，则吸附容量为4．2wt％和5．2wt％。在一个最近的研究中，Hynek在27℃和-83℃条件下测试了一系列吸附剂，如活性炭、碳黑、碳气凝胶以及碳分子筛等。测试结果为：在0－20MPa压力范围内，随着压力的增大，吸附剂的储氢量只有少量的增加。目前吸附储氢材料研究的热点是碳纳米材料。由于碳纳米材料中独特的晶格排列结构，其储氢数量大大的高过了传统的吸附储氢材料。碳纳米管产生一些带有斜口形状的层板，层

纳米储氢材料原理及示意图

Air-stable magnesium nanocomposites provide rapid and high-capacity hydrogen storage without using heavy-metal catalysts Ki-Joon Jeon 1?,Hoi Ri Moon 2??,Anne M.Ruminski 2,Bin Jiang 3,Christian Kisielowski 4,Rizia Bardhan 2and Jeffrey J.Urban 2* Hydrogen is a promising alternative energy carrier that can potentially facilitate the transition from fossil fuels to sources of clean energy because of its prominent advantages such as high energy density (142MJ kg ?1;ref.1),great variety of potential sources (for example water,biomass,organic matter),light weight,and low environmental impact (water is the sole combustion product).However,there remains a challenge to produce a material capable of simultaneously op-timizing two con?icting criteria—absorbing hydrogen strongly enough to form a stable thermodynamic state,but weakly enough to release it on-demand with a small temperature rise.Many materials under development,including metal–organic frameworks 2,nanoporous polymers 3,and other carbon-based materials 4,physisorb only a small amount of hydrogen (typ-ically 1–2wt%)at room temperature.Metal hydrides were traditionally thought to be unsuitable materials because of their high bond formation enthalpies (for example MgH 2has a H f ～75kJ mol ?1),thus requiring unacceptably high release temperatures 5resulting in low energy ef?ciency.However,recent theoretical calculations 6,7and metal-catalysed thin-?lm studies 8have shown that microstructuring of these materials can enhance the kinetics by decreasing diffusion path lengths for hydrogen and decreasing the required thickness of the poorly permeable hydride layer that forms during absorption.Here,we report the synthesis of an air-stable composite ma-terial that consists of metallic Mg nanocrystals (NCs)in a gas-barrier polymer matrix that enables both the storage of a high density of hydrogen (up to 6wt%of Mg,4wt%for the composite)and rapid kinetics (loading in <30min at 200?C).Moreover,nanostructuring of the Mg provides rapid storage kinetics without using expensive heavy-metal catalysts. There have been various efforts to synthesize nanosized magnesium,such as ball-milling 9,sonoelectrochemistry 10,gas-phase condensation 11and infiltration of nanoporous carbon with molten magnesium 12.However,these approaches remain limited by inhomogeneous size distributions and high reactivity toward oxygen.Our synthesis for air-stable alkaline earth metal NC/polymer composites consists of a one-pot reduction reaction of an organometallic Mg 2+precursor in the presence of a soluble organic polymer chosen for its hydrogen gas selectivity (Fig.1).The Mg NCs/PMMA nanocomposites were synthesized at room 1Environmental Energy T echnologies Division,Lawrence Berkeley National Laboratory,Berkeley,California 94720,USA,2The Molecular Foundry,Material Science Division,Lawrence Berkeley National Laboratory,Berkeley,California 94720,USA,3FEI Company,NE Dawson Creek Dr.,Hillsboro,Oregon,97124,USA,4National Center for Electron Microscopy and Helios SERC,Lawrence Berkeley National Laboratory,Berkeley,California 94720,USA.?These authors contributed equally to this work.?Present address:Interdisciplinary School of Green Energy,Ulsan National Institute of Science and T echnology (UNIST),Ulsan 689-798,Korea.*e-mail:jjurban@https://www.360docs.net/doc/e85818642.html,. Mg 2+ + Li Lithium naphthalide Bis(cyclopentadienyl)- magnesium Mg/PMMA nanocomposites b a H 2 Mg nanoparticle Organic polymer with selective gas permeability PMMA THF H 2 H 2O O 2 Formation of MgH 2 Figure 1|Mg NCs in a gas-barrier polymer matrix.a ,Schematic of hydrogen storage composite material:high-capacity Mg NCs are encapsulated by a selectively gas-permeable polymer.b ,Synthetic approach to formation of Mg NCs/PMMA nanocomposites. temperature from a homogeneous tetrahydrofuran (THF)solution containing the following dissolved components:the organometallic precursor bis(cyclopentadienyl)magnesium (Cp 2Mg),the reduc-ing agent lithium naphthalide,and the gas-selective polymer poly(methyl methacrylate)(PMMA).Mg nanocrystals are then nucleated and grown in this solution by means of a burst-nucleation and growth mechanism 13in which lithium naphthalide reduces the organometallic precursor in the presence of a capping ligand (the soluble PMMA (M w =120,000)acts as a capping ligand for the Mg nanocrystals)14.Transmission electron microscopy (TEM)analysis of our reaction mixture before addition of reductant,immediately thereafter,and at later stages of the growth (Supplementary Fig.S1)further support this model.

碳纳米管性质及应用

碳纳米管性质及应用摘要:碳纳米管的发现是现代科学界的重大发现之一。由于碳纳米管具有特殊的导电性能、力学性质及物理化学性质等，故其在许多领域具有其广阔的应用前景，自问世以来即引起广泛关注。目前，国内外有许多科学家对碳纳米管进行研究，科研成果颇丰。本文简单综述碳纳米管的基本性质及应用。关键词：碳纳米管；结构；制备；性质；应用 1 碳纳米管的发现 1991年，日本NEC科学家Lijima在制取C60的阴极结疤中首次采用高分辨隧道电子显微镜(HRTEM)发现一种外径为515nm、内径213nm、仅由两层同轴类石墨圆柱面叠合而成的碳结构。进一步的分析表明，这种管完全由碳原子构成，并看成是由单层石墨六角网面以其上某一方向为轴，卷曲360°而形成的无缝中空管。相邻管子之间的距离约为0.34nm，与石墨中碳原子层与层之间的距离0.335nm相近，所以这种结构一般被称为碳纳米管，这是继C60之后发现的碳的又一同素异形体，是碳团簇领域的又一重大科研成果[1]。 2 碳纳米管的结构碳纳米管（CNT）又名巴基管，是一种具有特殊结构（径向尺寸为纳米量级，轴向尺寸为微米量级、管子两端基本上都封口）的一维量子材料。它是由单层或多层石墨片围绕中心轴按一定的螺旋角卷绕而成的无缝、中空的“微管”，每层由一个碳原子通过sp2杂化与周围3个碳原子完全键合后所构成的六边形组成的圆柱面。根据形成条件的不同，碳纳米管存在多壁碳纳米管(MWNTs)和单壁碳纳米管(SWNTs) 两种形式。MWNTs一般由几层到几十层石墨片同轴卷绕构成，层间间距为0.34nm左右，其典型的直径和长度分别为 2-30nm0.1-50μm.SWNTs由单层石墨片同轴卷绕构成，其侧面由碳原子六边形排列组成，两端由碳原子的五边形封顶。管径一般从10-20nm，长度一般可达数十微米，甚至长达20cm[2]。 3碳纳米管的制备碳纳米管的合成技术主要有：电弧法、激光烧蚀(蒸发)法、催化裂解或催化化学气相沉积法(CCVD),以及在各种合成技术基础上产生的定向控制生长法等。 3.1电弧法利用石墨电极放电获得碳纳米管是各种合成技术中研究得最早的一种。研究者在优化电弧放电法制取碳纳米管方面做了大量的工作.T. W. Ebbeseo在He保护介质中石墨电弧放电，首次使碳纳米管的合成达到了克量级。为减少相互缠绕的碳纳米管在阴极上的烧结，D.T.Collbert将石墨阴极与水冷铜阴极座连接，大大减少了碳纳米管缺陷。C. Journet等在阳极中填人石墨粉末和铱的混合物，实现了SWNTs的大量制备。研究发现，铁组金属、一些稀土金属和铂族元素或以单个金属或以二金属混合物均能催化SWNTs合成。近年来，人们除通过调节电流、电压，改变气压及流速，改变电极组成，改进电极进给方式等优化电弧放电工艺外，还通过改变打弧介质，简化电弧装置。综上所述，电弧法在制备碳纳米管的过程中通过改变电弧放电条件、催化剂、电极尺寸、进料方式、极间距离以及原料种类等手段而日渐成熟。电弧法得到的碳纳米管形直，壁簿(多壁甚至单壁).但产率偏低，电弧放电过程难以控制，制备

储氢材料的分类及镍氢电池的机理

储氢材料分类狭义上讲，储氢材料[8]是一种能与氢反应生成金属氢化物的物质；但是它与一般金属氢化物有明显的差异。即储氢材料必须具备高度的反应可逆性（可反复进行吸储氢和释放氢的可逆反应），而且，此可逆循环的次数（循环寿命）必须足够多，循环次数超过5000次。实际上，它必须是能够在适当的温度、压力下大量可逆的吸收和释放氢的材料。对于理想的金属储氢材料应具备以下条件：1.在不太高的温度下，储氢量大，释放氢量也大；2.氢化物的生成热一般在-46 ~ -29 kJ/mol H2之间；3.原料来源广，价格便宜，容易制备；4.经多次吸、放氢，其性能不会衰减；5.有较平坦和较宽的平衡压力平台区，即大部分氢均可在一持续压力范围内放出；6.易活化，反应动力学性能好。就目前发表的资料看，储氢材料尚无明确的、公认的分类方法，本文把它分为以下4类： (1) 金属（或合金）储氢材料氢几乎可以同周期表中的各种元素反应，生成各种氢化物或氢化合物。但并不是所有金属氢化物都能做储氢材料，只有那些能在温和条件下大量可逆的吸收和释放氢的金属或合金氢化物才能做储氢材料用。例如：目前以开发的具有实用价值的金属型氢化物有稀土系AB5型；锆、钛系Laves相AB2型；钛系AB型；镁系A2B型；以及钒系固溶体型等几种。金属与氢反应的实验模型如图1-1所示。图1-1 合金储氢材料与H2反应示意图 Fig.1-1 The reaction chart of metal with H2 (2) 非金属储氢材料从目前的研究的情况分析，能够可逆的吸放氢的非金属材料[9,10]仅限于碳系

材料、玻璃微球等非金属材料，是最近几年刚发展起来的新型储氢材料。例如碳纳米管、石墨纳米纤维、高比表面积的活性炭、玻璃微球等。这类储氢材料均属于物理吸附模型，是一种很有前途的新一代储氢材料。 (3) 有机液体储氢材料某些有机液体[11,12]，在合适的催化剂作用下，在较低压力和相对高的温度下，可做氢载体，达到贮存和输送氢的目的。其储氢功能是借助储氢载体（如苯和甲苯等）与H 2的可逆反应来实现的。 (4) 其他储氢材料除了上述3类储氢材料外，还有一些无机化合物和铁磁性材料可用作储氢，如KHNO 3或NaHCO 3作为储氢剂[13]。磁性材料在磁场作用下可大量储氢，储氢量比钛铁材料大6~7倍。镍氢电池(Ni/MH)的基本原理利用贮氢合金的电化学吸放氢特性研制成功的金属氢化物-镍(Ni/MH)二次电池是近年来发展比较迅速的一种高能绿色二次电池，它以贮氢电极合金充当活性物质的氢化物电极作为负极，以氢氧化镍电极作为正极。Ni/MH 电池具有能量密度高、功率密度高、可快速充放电、循环寿命长以及无记忆效应、无污染、可免维护、使用完全等特点。Ni/MH 电池的比能量是镍镉电池的 1.5~2倍，电流充放电时，无记忆效应、低温特性好、综合性能优于Ni/Cd 电池，而且Cd 有毒，废电池处理复杂。在能源紧张，环境污染严重的今天，Ni/MH 电池显示出广阔的应用前景。Ni/MH 电池目前主要应用在小型移动通讯设备、笔记本电脑、便携式摄像机、数码相机及电动自行车等领域。 Ni/MH 电池以Ni(OH)2/NiOOH 电极为正极，以贮氢合金电极为负极，以6 M 的KOH 溶液为电解液。其电化学式可表示为： (－)M/MH|KOH(6 M)|Ni(OH)2/NiOOH(+) 研究表明，在Ni/MH 电池的充放电过程中，正、负极发生的反应分别为：正极：-22Ni(OH)OH NiOOH+H O+e + 负极：-2M+H O+e MH OH x x x x +

储氢碳纳米管

碳纳米管储氢性能的研究学院：材料学院班级：1109102 学号：1110910209 姓名：袁皓摘要：综述了近年来研究人员在碳纳米管制备以及在各种不同条件下获得的储氢性能,分析了碳纳米管的储氢机理。从实验、理论研究两个方面总结了前人在碳纳米管储氢上的研究成果,并对碳纳米管储氢吸附方式,吸附量影响因素等方面做出分析。最后指出为实现碳纳米管储氢大规模应用仍需做的一些基础性研究工作。关键词：碳纳米管;吸附;储氢氢能以其资源丰富、可再生、热效率高等优点备受关注。氢能的使用包括氢的生产、储存和运输等方面，开发氢能的关键问题是如何对氢进行储存。储氢的主要方法有：金属存储、压缩存储、液化存储和吸附存储等，它们各有优缺点。碳纳米管因其特殊的力学、电学等性质而成为储氢的主要载体。Kroto等发现了C60以后，Iijima意外地发现碳纳米管。由于碳纳米管具有优良的电学、力学性质，世界各国迅速展开了对碳纳米管的制备方法、结构与性能的研究。Dillon等报道了碳纳米管储氢作用，相关报道也比较多。因为碳纳米管具有比较大的比表面积，且具有大量的微孔，其储氢量远远大于传统材料的储氢量，因此被认为是良好的存储材料。一碳纳米管的结构和性质碳纳米管(Carbon Nanotubes, CNTs)首次是在1991年由日本的电子显微镜专家Iijima分析电弧放电产生的阴极沉积物时意外发现的,可以被看成是由石墨面卷曲而成的无逢管状结构,后发现可以通过化学处理使两端开口。根据组成碳纳米管管壁中碳原子层数目,碳纳米管可被分为单壁碳纳米管(Single -Walled Carbon Nanotubes, SWNTs )和多壁碳纳米管(Multi-Walled Carbon Nanotubes,MWNTs)。结构模型如图：单壁碳纳米管仅由一层碳原子构成,是多壁碳纳管的一种特殊情况。单壁碳纳米管直径一般在1 -3nm,最小直径大约为0. 5nm,当直径大于3nm时会表现出不稳定性。单壁碳纳米管通常因范德华力作用而形成10 -100管束状。多壁碳纳米管可以看成为不同管径的单壁碳纳米管套装而成,少则2层多达几十层,层距约为0.343nm,略大于石墨片层之间的距离0. 335nm。碳纳米管直径在几纳米到几十纳米之间,而长度可达数微米,具有较大的长径比。因此,人们认为碳纳米管是一种典型的准一维纳米材料,并且因其重量轻,六边形完美结构而表现出许多异常的力学、电磁学、化学特性,并在不同领域里得到广泛的应用。其中碳纳米管在吸附氢气上表现出的独特性质,使其最有希望成为高效的储氢材料。二碳纳米管的制备目前已有很多种制备碳纳米管的方法,其中电弧放电法和催化裂解法应用得最为广泛。1991年Iijima首先用真空电弧蒸发石墨电极,在阴极沉积物中发现了碳纳米管。该方法是:在一定气压的惰性气氛下,石墨电极之间在强电流下产生电弧,阴极逐渐损耗,部分气态碳离子沉积于阴极形成沉积物。电弧放电法的产物质量较好,管径均匀,管身较直,石墨化程度高,但因

纳米储氢材料

纳米储氢材料的研究应用现状及发展前景摘要：储氢材料的纳米化为新型储氢材料的研究提供了新的研究方向和思路，本文详细介绍了纳米储氢材料性能提高的机理，综述了纳米碳纳米管储氢材料、镁基纳米储氢材料以及复合纳米储氢材料的最新研究进展，并对储氢材料纳米化的广阔前景进行了展望。关键词：纳米储氢材料，研究现状，发展前景 1 绪论当今世界，随着传统能源石油、煤炭日渐枯竭，且石油、煤炭燃烧产物二氧化碳和二氧化硫又分别产生温室效应和酸雨危害，使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战，寻找新的能源已成为人们的普遍共识。氢作为一种洁净能源，已受到人们的充分重视。近年来，在镍氢二次燃料电池等氢能的应用方面不断取得进展。20世纪60年代末，研究者发现Mg2Ni、LaNi5、FeTi等金属间化合物具有可逆储放氢气的特性，并且储氢密度大，可与液氢和固氢效果相比拟[2,3]。此后随着对于金属氢化物作为能量储存以及能量转换材料进一步深入地研究，到目前为止，已开发的贮氢合金主要有AB、AB5、AB2、A2B和镁基五大类型，储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属A(La、Ti、Zr、Mg、V等)和难与氢形成氢化物但具有氢催化活性的金属B(Ni、Fe、Co、Mn等)按一定比例组成。传统的AB、AB2和A2B型储氢合金储氢量不超过2wt%，这对储氢合金的某些应用领域(如燃料电池)是远远不够的。国际能源协会(IEA)要求储氢量至少5wt%，并且放氢温度低于423K，循环寿命超过1000次。而传统镁基储氢量高，但有放氢温度高和吸放氢动力学慢的缺点。如何获得容量大，充放氢速度快，放氢温度低的新型储氢材料，成为储氢材料与储氢技术研究和开发中至关重要的内容和亟待解决的问题。

新能源材料——储氢材料的研究进展

目录 1 储氢合金 (1) 1.1 储氢合金的原理 (1) 1.2 理想的贮氢金属氢化物 (2) 1.3 常用储氢合金 (2) 1.3.1 稀土系储氢合金 (2) 1.3.2 镁系储氢合金 (2) 1.3.3 镁基储氢材料的主要制备方法 (2) 2 碳基和有机物储氢材料 (2) 2.1 碳基储氢材料 (2) 2.1.1 活性炭储氢 (2) 2.1.2 碳纤维储氢材料 (3) 2.1.3 碳纳米管储氢材料 (3) 2.2 有机物储氢材料 (3) 2.2.1 有机液体储氢 (3) 2.2.2 金属有机物储氢 (3) 3 络合物储氢材料 (3) 4 玻璃微球储氢材料 (4) 5 总结 (4) 6 参考文献 (5)

新能源材料——储氢材料的研究进展摘要综述了近年来储氢材料的研究进展, 简要介绍了合金、碳基和有机物、络合物和玻璃微球等几种主要储氢材料的储氢材料应用并指出储氢材料发展趋势。关键词储氢材料，应用，进展能源是国民经济的基础, 是人类赖以生产、生活和生存的重要源泉。随着科学技术的进步, 人类社会经历了薪柴、煤炭和石油三个能源阶段。从未来社会能源结构看, 人类一方面要面对煤、石油等矿物能源的日益枯竭, 另一方面又要正视矿物能源所造成的环境污染问题。如酸雨、温室效应等已给人类带来了相当大的危害, 而汽车尾气也成为大气污染的一个主要来源之一。因此寻找一种可替代传统碳氢化合物能源的新能源已成为世界各国科学家毕生奋斗的目标。氢在宇宙间含量丰富, 具有许多特殊的性质, 是理想的二次能源。氢是一种高能量密度、清洁的绿色新能源, 它在燃料电池以及高能可充放电电池等方面展现了很好的应用前景。在利用氢能的过程中, 氢气的储存和运输是关键问题。传统的高压气瓶或以液态、固态储氢都不经济也不安全。而使用储氢材料储氢能很好地解决这些问题。目前所用的储氢材料主要有合金、碳基和有机物、某些络合物和玻璃微球储氢材料。本文讨论了几种主要储氢材料的储氢功能特点, 综述了它们的近期研究进展。 1 储氢合金储氢合金是一种能储存氢气的合金，它所储存的氢的密度大于液态氢，因而被称为氢海绵。而且氢储入合金中时不仅不需要消耗能量，反而能放出热量。储氢合金释放氢时所需的能量也不高，加上具有安全可靠、储氢能耗低、单位体积储氢密度高等优点，因此是最有前途的储氢介质。 1.1 储氢合金的原理合金可逆地与氢形成金属氢化物，或者说是氢与合金形成了化合物，即气态氢分子被分解成氢原子而进入了金属之中。由于氢本身会使材料变质。而且，储氧合金在反复吸收和释放氢的过程中，会不断发生膨胀和收缩，使合金发生破坏，因此，良好的储

储氢材料第一性原理计算的研究进展

储氢材料第一性原理计算的研究进展李兰兰　程方益　陶占良　陈　军（南开大学新能源材料化学研究所，先进能源材料化学教育部重点实验室　天津３０００７１）摘　要　综述了第一性原理计算在储氢材料研究中取得的成果和最新的进展。第一性原理计算在储氢材料研究中的应用主要有以下４个方面：１）研究纳米结构的储氢性能；２）研究储氢材料中掺杂和缺陷的作用及对储氢性能的影响；３）研究储氢机理；４）确定氢化物的几何结构以及预测新型储氢材料。同时展望了第一性原理计算在储氢领域中的应用前景。关键词　新能源，储氢材料，第一性原理计算中图分类号：Ｏ６４１文献标识码：Ａ文章编号：１００００５１８（２０１０）０９０９９８０６ＤＯＩ：１０．３７２４／ＳＰ．Ｊ．１０９５．２０１０．９０８０７２００９１２０３收稿，２０１００３１５修回国家自然科学基金（５０７７１０５６）、中国博士后科学基金（２００８０４３０７１２）和科技部“八六三”（２００９ＡＡ０５Ｚ１０６）资助项目通讯联系人：陈军，男，教授，博士生导师；Ｅｍａｉｌ：ｃｈｅｎａｂｃ＠ｎａｎｋａｉ．ｅｄｕ．ｃｎ；研究方向：能源材料化学第一性原理计算是指从５个基本物理常数（电子质量、电子电量、普朗克常数、光速和玻耳兹曼常数）出发来预测微观体系的状态和性质的方法。随着计算机科学的迅猛发展，以第一性原理计算为主的科学计算逐渐成为继理论科学、实验科学之后，人类认识与征服自然的第三种科学方法［１２］。在材料科学研究领域，第一性原理计算占据着越来越重要的地位，利用现代高速的计算机，通过第一性原理计算可以模拟材料的各种物理化学性质，深入理解材料从微观到宏观多个尺度的各类现象与特征，并对材料的物性和结构进行预言，从而为新材料的设计提供指导。在研究新能源材料的储氢材料方面，第一性原理计算可以从微观尺度给出储氢材料的性质，包括电子结构、成键特征、结合能、生成焓和脱附焓以及由此估算的脱氢温度等物理化学性质［３４］。因而，第一性原理计算已经逐渐成为一种研究和探索新型储氢材料的可靠工具。第一性原理包括从头算、离散变分方法、超ＨａｒｔｒｅｅＦｏｃｋ方法等，从准确性和计算速度来看，从头算方法中的密度泛函（ＤＦＴ）理论应用较为广泛。目前，第一性原理计算在储氢领域应用主要体现在：１）研究纳米结构的储氢性能以及纳米结构对储氢性能的影响；２）研究储氢材料中掺杂和缺陷的作用及对储氢性能的影响；３）研究储氢机理，为进一步改善材料储氢性能和开发新的储氢体系提供理论指导；４）确定氢化物的几何结构以及预测新型储氢材料。本文从以上４方面综述了第一性原理计算在储氢材料开发中的研究现状。１　研究进展１．１　纳米结构储氢材料的模拟纳米结构在储氢方面表现出了额外的优势，具有空间维度的材料，当其结构至少一维达到纳米范畴的尺寸时，通常表现出特殊的电子结构和物理化学性质。此外，纳米结构还具有高比表面、高稳定性和多孔性等诸多的优点，有利于氢在表面和体相的扩散［５］。当纳米结构用作储氢材料时，表现出优良的吸放氢动力学和热力学性能。第一性原理计算研究纳米结构储氢材料，不仅能预测材料潜在的储氢性能，更重要的是从电子和原子的角度给出纳米尺寸对储氢性能的影响以及氢化过程中材料性能的变化。目前，第一性原理计算模拟的储氢纳米结构主要有纳米颗粒、纳米管、纳米线、纳米笼以及纳米薄膜等。Ｆｒｏｕｄａｋｉｓ小组［６］模拟了ＳｉＣ纳米管的储氢性能，结果表明，Ｈ２与ＳｉＣ纳米管的结合能比碳纳米管增加２０％，表明了ＳｉＣ纳米管比碳纳米管更适于做储氢材料。Ｓｕｎ等［７］研究了ＢＮ纳米笼的储氢性能。在第２７卷第９期应用化学Ｖｏｌ．２７Ｎｏ．９２０１０年９月ＣＨＩＮＥＳＥＪＯＵＲＮＡＬＯＦＡＰＰＬＩＥＤＣＨＥＭＩＳＴＲＹＳｅｐ．２０１０

纳米材料物理基础-纳米材料的储氢

纳米材料的储氢在本堂课中，我首先介绍了几种储氢方式，重点引入金属储氢，接着简单介绍了金属的储氢原理，进而描述了试验方法即合金的储氢性能测试，然后重点介绍了储氢合金的制备方法和应用。当今世界，随着传统能源石油、煤炭日渐枯竭，且石油、煤炭燃烧产物二氧化碳和二氧化硫又分别产生温室效应和酸雨危害，使人类面临能源、资源和环境危机的严峻挑战，寻找新的能源已成为人们的普遍共识。氢作为一种洁净能源，已受到人们的充分重视。近年来，在镍氢二次燃料电池等氢能的应用方面不断取得进展。20世纪60年代末，研究者发现FeTi等金属间化合物具有可逆储放氢气的特性，并且储氢密度大，可与液氢和固氢效果相比拟。此后随着对于金属氢化物作为能量储存以及能量转换材料进一步深入地研究，储氢合金主要由可与氢形成稳定氢化物的放热型金属。如何获得容量大，充放氢速度快，放氢温度低的新型储氢材料，成为储氢材料与储氢技术研究和开发中至关重要的内容和亟待解决的问题。纳米材料是指一类粒度在1～100nm之间的超细材料，是介于单个原子、分子与宏观物体之间的原子集合体，是一种典型的介观体系。由于纳米材料的比表面能高，存在大量的表面缺陷，高度的不饱和悬键，较高的化学反应活性以及自身的小尺寸效应、表面效应、量子尺寸效应等，从而使其具有常规尺寸材料所不具备光学、磁、电、热等特性，成为继互联网和基因研究之后科学领域的又一研究热点，引发了世界各国科学工作者在相关理论研究及应用开发的广泛兴趣。纳米尺度的贮氢合金呈现出许多新的热力学和动力学特征，其活化性能明显提高，具有更高的氢扩散系统，并具有优良的吸放氢动力学性能。一、储氢方式储氢方式有三种，分别为气态储氢，液态储氢和氢化物储氢。气态储氢的基本原理是采用压缩、冷冻、吸附等方式，将压缩氢气储存于钢瓶中，其特性有：①储氢量小(15MPa，氢气重量尚不到钢瓶重量的1/100)；②使用不方便；③有一定的危险性。液态储氢的基本原理是将氢气液化后储存，其特性有：①深冷液化能耗高(液化1kg氢气约需耗电4～10kW·h)；②须有极好的绝热保护；③绝热层的体积和重量往往与储箱相当。氢化物储氢的基本原理是金属或合金与氢反应生成金属氢化物，实现储氢；金属氢化物加热后分解释放出氢气，实现放

碳纳米管材料的研究现状及发展展望

碳纳米管材料的研究现状及发展展望摘要：碳纳米管因其独特的结构和优异的物理化学性能，具有广阔的应用前景和巨大的商业价值。本文综述了碳纳米管的制备方法、结构性能、应用以及碳纳米管发展趋势。关键词：碳纳米管；制备；抗静电；隐身涂料；吸波涂料纳米材料由于其尺寸处在原子簇和宏观物体交界的过渡区域，具有量子尺寸效应、小尺寸效应、表面效应和宏观量子隧道效应等特性，展现出许多独特的物理化学性质。20世纪80年代初期纳米材料这一概念形成以后，世界各国都给予了极大关注。它所具有的独特性质，给物理、化学、材料、生物、医药等领域的研究带米新的机遇。 1、碳纳米管的制备、结构与性能 1.1、碳纳米管的制备 1．1. 1电弧法石墨电弧法是最早的、最典型的碳纳米管合成方法。其原理为电弧室充惰性气体保护，两石墨棒电极靠近，拉起电弧，再拉开，以保持电弧稳定［1］。放电过程中阳极温度相对阴极较高，所以阳极石墨棒不断被消耗，同时在石墨阴极上沉积出含有碳纳米管的产物[2]。这种方法具有简单快速的特点，碳纳米管能够最大程度地石墨化，管缺陷少。但存在的缺点是：电弧放电剧烈，难以控制进程和产物，合成物中有碳纳米颗粒、无定形炭或石墨碎片等杂质，杂质很难分离。经过多年研究，科研工作者对该方法进行了改进，如Takizawa等人利用电弧放电法，通过改变催化剂镍和钇的比例，实现了控制产物直径分布的目的。Colbert[3]等人将一般阴极(大石墨电极)改成一个可以冷却的铜电极，再在上面接石墨电极，这样产物的形貌和结构大为改观，使电弧法再次焕发了青春。 1．1．2催化裂解法催化裂解法亦称为化学气相沉积法，通过烃类或含碳氧化物在催化剂的催化下裂解而成。其基本原理为将有机气体(如乙炔、乙烯等)混以一定比例的氮气作为压制气体，通入事先除去氧的石英管中，在一定的温度下，在催化剂表面裂解形成碳源，碳源通过催化剂扩散，在催化剂后表面长出碳纳米管，同时推着小的催化剂颗粒前移[4]。直到催化剂颗粒全部被石墨层包覆，碳纳米管生长结束。该方法的优点是：反应过程易于控制，设备简单，原料成本低，可大规模生产，产率高等。缺点是：反应温度低，碳纳米管层数多，石墨化程度较差，存在较多的结晶缺陷，对碳纳米管的力学性能及物理化学性能会有不良的影响。 1．1．3离子或激光蒸发法 1996年，诺贝尔化学奖获得者之一的Smally研究小组首次利用激光蒸发法合成了纳米碳管。此后，激光蒸发法成为制备单壁碳纳米管的有效方法之一[5]。此法在氩气气流中，用双脉冲激光蒸发含有Fe／Ni(或Co／Ni)的碳靶方法制备出直径分布范罔在0．81—1．51 nnl 的单壁碳纳米管。该法制备的碳纳米管纯度达70％～90％，基本不需要纯化，但其设备复杂、能耗大、投资成本高。 1．1．4其他合成方法近几年来，科研工作者在改进传统制备技术的同时，探索和研究出了一系列新型碳纳米

储氢材料介绍

储氢材料简介摘要：化石能源的大规模开发利用带来了严重的能源和环境问题，新能源开发是解决能源危机和环境污染问题的一条出路，氢能因其独特优势而倍受青睐。但氢的储存是氢能利用的瓶颈，高效、安全的储氢方式一直是氢能工作者的不懈追求。储氢材料的研究开发有助于消除储氢的技术障碍，从而促使整个氢工业的发展。本文通过介绍氢的储存方式、一些常用的储氢材料，特别是储氢合金，使读者对储氢材料的储氢原理、分类、各自的优缺点以及应用有个初步的了解。关键词：氢能储氢材料储氢合金目录第一章绪论----------------------------------------------------------------------------- 第二章储氢方式----------------------------------------------------------------------- 2.1 气态储存----------------------------------------------------------------------- 2.2液化储存------------------------------------------------------------------------ 2.3固态储存------------------------------------------------------------------------ 第三章储氢材料------------------------------------------------------------------------ 3.1 储氢合金------------------------------------------------------------------------ 3.1.1金属储氢原理---------------------------------------------------------- 3.1.2 储氢合金的要求------------------------------------------------------ 3.1.3储氢合金的分类------------------------------------------------------- 3.1.4储氢合金的应用-------------------------------------------------------- 3.2配位氢化物储氢材料---------------------------------------------------------- 3.3碳质储氢材料------------------------------------------------------------------- 3.3.1活性炭-------------------------------------------------------------------- 3.3.2碳纤维-------------------------------------------------------------------- 3.3.3有机液体氢化物-------------------------------------------------------- 第一章绪论人类进入21世纪，节能环保不再只是一句口号。随着能源紧张与环境污染问题的日益凸显，新能源和清洁能源的开发利用受到人们越来越多的关注。在众多新能源中，氢能被人们寄予了厚望。

储氢碳纳米管复合材料性能及其应用

储氢碳纳米管复合材料性能及其应用碳纳米管：碳纳米管是一种主要由碳六边形 (弯曲处为碳五边形和碳七边形) 组成的单层或多层纳米管状材料。管的内径在几个纳米到几十个纳米之间 ,长度可达微米量级。作为吸附氢气的材料 ,碳纳米管既与传统的多孔碳材料有相似之处 ,又有很大的区别。由于范德华力的作用 ,单臂碳纳米管集结成束 ,束状产物相互作用进一步形成宏观形态的碳纳米管。碳纳米管储氢机理物理吸附：理想的氢气吸附剂应具有以下特征 : ( 1) 存在大量均匀的微孔。(2) 少量的大孔。( 3) 高导热率。碳纳米管同时具有以上 3 个特征。理论计算表明 ,碳纳米管 (单壁) 能够通过类似于纳米毛细作用将 HF 分子稳定在管腔中。分子尺度的微孔能吸附大量气体 ,因为这种材料的孔壁具有吸附势 , 能够增大气体密度。电化学吸附：气体在碳纳米管中物理吸附的驱动力是压力或者是低温 ,而电化学吸附的驱动力是电势。用电弧法制备的产物中包含直径为 017～112nm 的单壁碳纳米管 , 将它们与铜粉或金粉以 1 : 4 的质量比混合并压制成电极。实验表明 ,电极中铜粉对储氢性能有促进作用。在电化学储氢过程中 , 水在碳纳米管表面电解 , 产生的氢气进入碳纳米管内部。充电过程中 ,吸附为控速步骤 ;放电过程中 ,氧化为控速步骤和Ni 粉一起压制成的碳纳米管电极反应活性高 ,具有较大的峰电流。而峰电压和金属 Ni 的峰电压相同 , 则说明活性点为Ni 。储氢机理推测为 : Ni + H2 O + e-→ Ni H ad + OH-(控速步) Ni H ad + MW NT(多壁碳纳米管) → MW NTH ad + Ni 储氢碳纳米管复合材料的应用储氢碳纳米管复合材料的应用可分为两大类。第一 ,把储氢碳纳米管复合材料作为氢的存储体 , 提供氢源或是把储氢碳纳米管复合材料作为电极使用。第二 ,把储氢碳纳米管复合材料作为高级燃料 ,专供航空或火箭导弹的推进剂使用。氢的最大特点是单位质量的燃烧能量很大 ,而且还有可能将热能转化为电能。另外 , 氢燃烧后变成水 ,因而不产生有毒气体 ,并且二氧化碳的释放量微乎其微。在不久的将来 ,储氢碳纳米管复合材料在国防及民用工业将得到广泛应用。