物联网-智慧交通-B40作为NH3传感器及存储CO2的理论研究.pdf

【物联网-智慧交通】在物联网领域，智慧交通是利用先进的信息技术、数据通信传输技术、电子传感技术等，实现对交通系统的智能化管理与服务。在这个背景下，B40分子的理论研究为智慧交通提供了新的可能。 B40是一种全硼富勒烯，其结构独特，表面由σ和π键构成，具有不规则的七边形结构，这与C60的完美球形结构形成对比。这一特性使得B40在气体传感和存储方面展现出潜力。 在氨气（NH3）检测方面，B40被探索作为单分子器件使用。根据密度泛函理论（Density Functional Theory, DFT）和非平衡格林函数（Non-Equilibrium Green's Function, NEGF）的计算，B40具有良好的导电性能，并且能与极性分子如NH3发生强烈的化学相互作用。这种相互作用导致B40表面电子结构的变化，进而影响其导电性，使得B40能够作为敏感元件检测氨气的存在。 在二氧化碳（CO2）存储方面，B40因其较大的比表面积而成为理想的吸附剂。研究显示，B40能化学吸附多个CO2分子，从而有效存储二氧化碳。相比之下，对于氮气（N2）、氢气（H2）和甲烷（CH4），B40对它们的吸附是物理性的，这意味着B40可以在这些混合气体中优先捕获CO2，这对于智慧交通中的环境监测和温室气体减排具有重要意义。 此外，该研究还结合实验观察，使用巨正则蒙特卡洛模拟（Grand Canonical Monte Carlo simulation）方法，对MIL-68(In)在高压下存储CO2的性能进行了理论分析。这扩展了对气体存储材料的理解，并可能促进新型气体吸附材料的研发。 B40在物联网智慧交通的应用中，可能用于开发高性能的气体传感器，实时监测环境中的氨气和二氧化碳浓度，为交通环境的优化和安全提供支持。同时，其在CO2捕获和存储上的潜力，有助于减少交通领域的碳排放，促进可持续交通的发展。这些理论研究成果为实际应用提供了坚实的科学基础，并为其他硼富勒烯在气体存储和捕获方面的研究提供了理论指导。