压缩应变对石墨烯储氢性能的影响：一项密度泛函理论研究
材料科学
2022-10-24 v1 介观与纳米尺度物理
摘要
原始石墨烯不适合在环境条件下储氢，因为它仅通过范德华相互作用结合氢分子。然而，可通过在石墨烯单层上掺杂或修饰金属原子来提高氢分子的吸附能。由于氧对氢吸附的干扰以及金属原子的团聚问题，掺杂与修饰过程具有挑战性。为提高原始石墨烯中的氢吸附能，我们探究了存在压缩应变时石墨烯单层的储氢性能。我们发现，在6%双轴压缩应变下，4*4*1石墨烯超晶胞可在石墨烯表面上方吸附10个H分子。该构型下H的平均结合能为-0.42 eV/H，非常适于可逆氢吸附。我们提出4*4*1石墨烯超晶胞可吸附总计20个H分子，从而实现9.4%的高储氢量。通过绘制分态密度与表面电荷密度图，研究了碳与氢原子轨道间的相互作用及电荷转移过程。压缩应变下石墨烯C-C键周围的电子密度增加，从而使氢分子被强烈吸附。
引用
@article{arxiv.2210.12111,
title = {Influence of compressive strain on the hydrogen storage capabilities of graphene: A density functional theory study},
author = {Vikram Mahamiya and Alok Shukla and Nandini Garg and Brahmananda Chakraborty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2210.12111},
year = {2022}
}
备注
15 pages, 4 figures (included)