轻金属功能化硼石墨炔纳米片的储氢容量增强
介观与纳米尺度物理
2019-03-26 v1
摘要
近期二维（2D）硼石墨炔（BGDY）纳米片的实验合成促使我们研究其结构、电子和能量存储性质。BGDY 因具有均匀分布可束缚轻金属原子的孔隙而成为极具吸引力的候选材料。我们的 DFT 计算表明，BGDY 可容纳多种轻金属掺杂剂（Li、Na、K、Ca），且具有显著的高结合能。金属功能化 BGDY 单层的稳定性已通过第一性原理分子动力学模拟得到确认。此外，掺杂剂与 BGDY 片之间的显著电荷转移使金属带有显著正电荷，这是以适当结合能吸附氢（H2）分子的先决条件。这导致 Li、Na、K 和 Ca 掺杂剂分别具有 14.29、11.11、9.10 和 8.99 wt% 的极高 H2 存储容量。这些 H2 存储容量远高于许多二维材料，如石墨烯、graphane、graphdiyne、graphyne、C2N、硅烯和黑磷烯。所有研究体系的平均 H2 吸附能均落在 0.17-0.40 eV/H2 的理想窗口内。我们还进行了热力学分析以研究 H2 的吸附/解吸行为，证实 H2 分子的解吸在实际压力和温度条件下发生。
引用
@article{arxiv.1903.10448,
title = {Enhancement in hydrogen storage capacities of light metal functionalized Boron Graphdiyne nanosheets},
author = {T. Hussain and B. Mortazavi and H. Bae and T. Rabczuk and H. Lee and A. Karton},
journal= {arXiv preprint arXiv:1903.10448},
year = {2019}
}