Li 功能化 [2,2,2]对环芳烷在低温至室温下的储氢：一项计算探索
化学物理
2023-01-11 v1
摘要
本工作中，我们利用色散修正密度泛函理论和分子动力学模拟研究了 Li 功能化 [2,2,2]对环芳烷（PCP222）的氢吸附-脱附性质与储氢容量。发现 Li 原子通过 Dewar 相互作用与 PCP222 的苯环强键合。随后，扩散能垒计算显示出 1.38 eV 的显著高能垒，阻止了 Li 在 PCP222 上的团聚。主体材料 PCP222-3Li 通过电荷极化机制吸附多达 15 个 H2 分子，平均吸附能为 0.145 eV/5H2，表明为物理吸附类型。功能化三个 Li 原子的 PCP222 显示出高达 8.32 wt% 的最大储氢量，明显高于美国能源部（US-DOE）标准。实际储氢估算显示，PCP222-3Li 在 260 K–300 K 温度范围和 1–10 bar 压力范围内脱附了 100% 的吸附 H2 分子。由 Vant-Hoff 关系估算的最大 H2 脱附温度在 1 bar 和 5 bar 下分别为 219 K 和 266 K。ADMP 分子动力学模拟证实了吸附 H2 的可逆性以及主体材料在充分高于脱附温度（300 K 和 500 K）下的结构完整性。因此，Li 功能化 PCP222 可被视为一种在室温以下热力学可行且潜在可逆的 H2 存储材料。
引用
@article{arxiv.2301.03974,
title = {Hydrogen storage in Li functionalized [2,2,2]paracyclophane at cryogenic to room temperatures: A computational quest},
author = {Rakesh K. Sahoo and Sridhar Sahu},
journal= {arXiv preprint arXiv:2301.03974},
year = {2023}
}