《表1 不同石墨烯结构(TS)对氢同位素的理论分离系数》

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《石墨烯优化固体聚合物电解质电解法分离氢同位素的模拟分析》

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在不同温度（T）下，不同石墨烯结构对H+、D+、T+的理论分离系数，可通过上述得到的氢同位素零点振动能的差值，利用Arrhenius公式（式（2））计算得出。样品水形态为液态，常压下设定温度控制在273～373 K范围内，计算结果见表1，有效数字取小数点后1位。结果表明：温度对氢同位素的分离系数呈负反馈现象，即温度越低，分离系数越高。主要是由于温度影响反应速率，温度越高，反应速率越快，加快了氢同位素离子的渗透作用，从而降低了对氢同位素离子的选择性。因此，在后续实验中可通过降低膜电极的反应温度来提升分离系数。在常温293 K环境下，完整石墨烯对H+、D+的理论分离系数为12.4，而对H+、T+的理论分离系数高达37.5，远大于目前SPE电解法的实验值（H/T≈12[17-18]）。与此同时，观察到SW缺陷石墨烯在TS2下，对氢同位素分离能力高于TS1，推测SW缺陷石墨烯中存在的五元碳环结构会产生比完整石墨烯中的六元碳环结构更高的渗透势垒，这种五元碳环结构的存在在一定程度上可提升氢同位素离子的分离比。