过渡金属硫族化物层间的氢输运
材料科学
2023-08-08 v1
摘要
氢是绿色能源的关键来源,并因其潜在用于燃料电池而被广泛研究。二维晶体(2DCs)的出现将氢研究推向新高度,使其得以隧穿通过 2DC 层或在层间空隙中输运,正如 Geim 团队近期实验所展示。本研究中,我们利用充分 tempered 的元动力学模拟,考察过渡金属硫族化物(TMDC)层的组成与堆垛如何影响氢原子的输运与自扩散系数(D)。我们的结果表明,改变过渡金属或硫族原子会显著影响自由能垒(Delta F),进而影响氢原子在 2DC 层间的自扩散。在 Hh 多型(2H 堆垛)中,MoSe2 呈现最低 Delta F,而 WS2 最高,致使前者体系具有最大 D。此外,RhM(或 3R)多型内的氢原子所遇能垒低于最稳定 Hh 堆垛的一半以上,因而扩散率远高于后者。这些发现对研究扭转层或同/异质结尤为重要,因为不同堆垛区域可能主导其他区域,潜在导致定向输运及可用于离子或原子筛分的趣味材料。
引用
@article{arxiv.2308.03418,
title = {Hydrogen Transport Between Layers of Transition Metal-Dichalcogenides},
author = {Ismail Eren and Yun An and Agnieszka B. Kuc},
journal= {arXiv preprint arXiv:2308.03418},
year = {2023}
}