波纹石墨烯中增强的氢气渗透
材料科学
2023-07-26 v1
摘要
原子氢穿透无缺陷石墨烯通常被认为至少具有数eV的势垒，远高于在原始石墨烯膜上测得的氢气渗透1 eV势垒。在此，我们的密度泛函理论计算表明，在原子级薄晶体中普遍存在且在先前模拟中多被忽视的波纹，可显著降低构成氢气渗透石墨烯膜机制的所有步骤的势垒，包括氢分子解离、解离氢原子的重构及其翻越石墨烯。特别地，发现氢原子从团簇构型翻越的势垒随波纹曲率增大而迅速降至<1 eV。在充分考虑具有所有实际曲率的波纹分布及其上发生的主要反应步骤后，估算的氢渗透速率与实验测量值相当接近。我们的工作为理解氢气渗透石墨烯膜提供了基础性认识，并强调了纳米级非平整性（波纹）在解释石墨烯及其他二维材料中的许多表面与输运现象（例如官能化、腐蚀与分离）中的重要性。
引用
@article{arxiv.2305.03628,
title = {Enhanced hydrogen-gas permeation through rippled graphene},
author = {Wenqi Xiong and Weiqing Zhou and Pengzhan Sun and Shengjun Yuan},
journal= {arXiv preprint arXiv:2305.03628},
year = {2023}
}
备注
18 pages, 5 figures