石墨烯作为一种新型的高选择渗透膜材料,有望提升固体聚合物电解质(Solid Polymer Electrolyte,SPE)电解法对氢同位素的分离效果。本研究将石墨烯与SPE电解法中的质子交换膜结合,探究了石墨烯对氢同位素分离性能的影响。基于B3LYP/6-31G(d)理论,采用Gaussian 09软件计算了石墨烯模型对质子的穿透势垒,同时考虑零点振动能的影响,得到了石墨烯对氢同位素离子的分离系数。计算结果表明:石墨烯模型对H~+/D~+和H~+/T~+的分离系数分别为12.4和37.5(293 K);几何结构的优化、缺陷的存在会降低质子的穿透势垒,并且Stone-Wales缺陷的存在会提升分离效果。因此,石墨烯能够有效提高SPE电解法对氢同位素的分离系数,有望推动建立真正高效的氢同位素分离技术。