功能化碳菲作为高容量多功能气体吸附剂：一项第一性原理研究
材料科学
2023-11-30 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
本研究采用密度泛函理论（DFT）和密度泛函紧束缚理论（DFTB）来确定经羧基（COOH）、胺基（NH）、硝基（NO）和羟基（OH）功能化的碳菲对二氧化碳（CO）、甲烷（CH）和二氢（H）的吸附性质。我们证明碳菲是这些气体的有前景吸附剂候选材料。碳菲具有比其他下一代固态捕集材料更大的CO和CH吸附能。然而，预测的解吸温度较低意味着它们可作为受限空间中的空气洗涤器而发挥作用。功能化碳菲的H吸附能通常见于含金属材料中。此外，预测的碳菲H解吸温度位于美国能源部轻型车辆车载储氢技术目标（DOEHST）工作温度范围内。结合调节功能化程度的可能性，以及选择足够开放的碳菲结构以允许多重强相互作用而无空间位阻（拥挤）效应，再加上单独或组合存在的多种可能官能团，表明这些极轻的材料可作为多种气体的理想吸附剂。针对特定吸附或分离需求定制设计将需要广泛的组合研究。
引用
@article{arxiv.2311.17420,
title = {Functionalized carbophenes as high-capacity versatile gas adsorbents: An ab initio study},
author = {Chad E. Junkermeier and Evan Larmand and Jean-Charles Morais and Jedediah Kobebel and Kat Lavarez and R. Martin Adra and Jirui Yang and Valeria Aparicio Diaz and Ricardo Paupitz and George Psofogiannakis},
journal= {arXiv preprint arXiv:2311.17420},
year = {2023}
}