钪修饰多孔石墨炔的高容量可逆储氢：理论视角
材料科学
2022-02-11 v2 化学物理
摘要
我们应用密度泛函理论和分子动力学模拟，研究了近期合成的碳同素异形体——钪修饰多孔石墨炔的储氢能力。我们观察到，一个多孔石墨炔晶胞可吸附 6 个 Sc 原子，每个 Sc 原子最多可吸附 5 个 H 分子，平均结合能和平均脱附温度分别为 -0.36 eV/H 和 464 K。氢的质量分数为 9.80%，远高于美国能源部 6.5% 的要求。通过 Bader 电荷分析，我们发现共有 1.9e 电荷从 Sc 原子的 3d 和 4s 轨道转移到多孔石墨炔的 C-2p 轨道。氢分子通过 Kubas 相互作用与钪原子成键。第一性原理分子动力学模拟证实了钪修饰多孔石墨炔体系在高脱附温度下的结构完整性。Sc 原子存在足够的扩散能垒，确保了体系中避免金属-金属团聚。
引用
@article{arxiv.2201.09174,
title = {High-capacity reversible hydrogen storage in scandium decorated holey graphyne: Theoretical perspectives},
author = {Vikram Mahamiya and Alok Shukla and Nandini Garg and Brahmananda Chakraborty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2201.09174},
year = {2022}
}
备注
Main paper 44 pages, 14 figures; Supporting Information 3 pages, 2 figures (Total 47 pages and 16 figures)