自从1987年,美国的Baughman等人首次在理论上预测了Graphyne结构,Li和Liu等人第一次利用六炔苯在铜片的催化作用下发生的偶联反应,在铜片表面上成功的制备出了大块的graphyne薄膜,从而引起了广大科研工作者对石墨炔的密切关注。石墨炔与石墨烯一样,他们的分子结构全部都是由碳原子组成的,是一种分子结构十分稳定的新型的碳的同素异形体。石墨炔在2010年左右由来自我国的一批科研工作者率先在实验室里成功制备出来;作为石墨家族最年轻的一代,石墨炔在未来的超级材料的应用方面具有潜在的应用价值。与石墨烯相比较,石墨炔作为一种新型的,人工合成的二维碳材料,因其结构中含有奇特的sp和sp2这两种杂化态的碳原子,而组成了二维平面网络构型,使其具有非常丰富的碳化学键,从而使石墨炔拥有比石墨烯更多的优良的特性,这使得石墨炔未来在纳米电子器件,新能源材料以及一些超级材料方面的应用可能比石墨烯更有前途。目前已有的研究表明,石墨炔不仅具有良好的化学稳定性、优异的的热稳定性和超高的载流子迁移率等优良的性能,而且与石墨烯相比较,石墨炔本身就是一种具有天然带隙的优良半导体。这使其在纳米电子器件、半导体开关、能源存储等方面的应用比石墨烯更具有优势。此外,由于其分子结构中乙炔键的存在,石墨炔对氢原子的吸附变得更加自由,从而使石墨炔具有特殊的储氢能力。而目前已经有研究表明,石墨炔的氢化反应是能够改变石墨炔性质的重要方法之一,因此石墨炔对氢的吸附规律备受人们的关注。为了将来更好地利用石墨炔,人们开始通过各种方法来调整它的特性,其中一个重要的方法就是氢化。许多研究发现加氢对石墨炔的力、热、光电等各种性能有着显著的影响。例如加氢会使石墨炔的力学性能变差,可以调节石墨炔的带隙,降低石墨炔的导热系数等。综上所述,加氢可以调控和改良石墨炔的各种性能,可以用来制备符合我们需求的石墨炔的衍生物。因此,为了更好地理解和利用这一物质,明确石墨炔的加氢规律是非常重要的。我们利用LAMMPS对系统中的石墨炔与氢原子的吸附行为进行了一系列的分子动力学研究,我们的研究内容主要从以下几个方面来展开:1.首先,我们运用了Molecular dynamics的模拟方法计算了氢原子在石墨炔表面上的吸附规律。我们统计了在温度为300K,压强为1.01×10~5Pa的常温常压状态下,氢原子在石墨炔表面上的吸附能力随系统中的氢原子浓度变化之间的关系。通过我们的模拟计算结果发现,系统中氢原子与石墨炔表面上的碳原子的吸附率是随着系统中氢原子的浓度的增大而呈现出线性增大的趋势。同时我们还发现,在系统的温度为300K,压强为1.01×10~5Pa的常温常压状态下氢原子在石墨炔表面的吸附率存在一个极大值,这个极大值大约是在%37左右。2.在我们的模拟计算中,我们还发现了氢原子吸附在石墨炔表面上的不同位置上的个数的比值,在相同的温度下没有发生太大的变化。也就是说,如果在系统中的温度相同的情况下,系统中的氢原子成功吸附在石墨炔表面上的乙炔链上的氢原子个数与成功吸附在石墨炔表面上的苯环上的氢原子的个数之间的比值没有发生太明显的变化;我们将分别成功吸附在这两个位置上的氢原子数目的比值定义为相对吸附比。我们计算了在系统温度为300K时,这两个位置成功吸附氢原子的相对吸附比的比值大小约为7:3左右;当系统的温度为800K时,这两个位置成功吸附氢原子的相对吸附比的比值大小约为8:2左右。3.我们还计算了在氢原子浓度相同的系统中,氢原子分别成功吸附在乙炔链上与吸附在苯环上的相对吸附比与系统中温度变化之间的关系。我们经过统计发现,这两个位置对氢原子的相对吸附比的比值大小会随着系统的温度的升高而呈现出逐渐增大的趋势;这说明了,随着系统中的温度的逐渐升高,与石墨炔乙炔链上的碳原子发生吸附作用的的氢原子个数相对就越来越多,而与石墨炔苯环上的碳原子发生吸附作用的氢原子的个数相对就越来越少了。由此可见,在系统中的氢原子的浓度相同的情况下,升高系统中的温度可以使氢原子在石墨炔这两个位置的相对吸附比的比值有所增大。