金掺杂碳纳米管增强储氢：第一性原理研究
材料科学
2022-11-28 v1
摘要
吸附材料是推进储氢技术的一种有前景的替代方案。其普遍缺点是固-气相互作用与吸附能相对较弱，导致质量与体积储氢容量低且操作条件极端。本文提出 Au 掺杂碳纳米管（CNTs）作为高温下可逆捕集氢气的高效替代方案。本工作利用密度泛函理论研究了几种改性 CNTs 的性质。我们分析了均匀 Au 掺杂 CNTs 的结合能与形成能，并评估其吸附能力。利用分态密度与电荷转移分析深入研究了这些纳米结构的储氢机制，表明直径增大对结果有正向影响。我们的结果表明，改性结构每个金原子能够捕获 6 至 9 个氢分子，体积容量达 154 至 330 g/l，超越 DOE 目标。此外，计算得到的脱附温度表明 Au 掺杂 CNTs 性能优异，其氢捕获-释放工作条件高于 200 K。
引用
@article{arxiv.2211.13650,
title = {Enhanced Hydrogen Storage in Gold-doped Carbon Nanotubes: A first-principles study},
author = {Shima Rezaie and David M. J. Smeulders and Azahara Luna-Triguero},
journal= {arXiv preprint arXiv:2211.13650},
year = {2022}
}