锂修饰碳同素异形体 PAI-Graphene 中的潜在可逆储氢：第一性原理研究
材料科学
2023-12-05 v1
摘要
二维多孔碳纳米材料被证明是极具前景的储氢基底，因为它们具有高比表面积、大量活性位点、低分子质量，且氢分子可被吸附在这些材料的两侧。通过执行基于第一性原理密度泛函理论的计算，我们报告了在锂修饰的二维碳同素异形体 PAI-graphene 中的超高可逆吸氢性能，该材料由聚合的 as-indacenes (PAI) 规则图案构成。我们发现 PAI-graphene 的单个晶胞可被 8 个 Li 原子修饰，其中每个 Li 原子可逆吸附 4 个氢分子，导致 15.7% 的 H 吸附量，显著高于美国能源部 6.5% 的要求。Li 原子将其价态 2s 电子提供给 PAI-graphene 并被电离。研究发现，与 Li 原子结合的各种 H2 的吸附能适合在实际应用中的可逆使用。氢分子通过静电相互作用附着在电离的金属原子上。Li 原子在两个最稳定吸附位点之间扩散存在 1.48 eV 的能垒，这解释了 Li 原子不发生团簇的原因。
引用
@article{arxiv.2312.01144,
title = {Potential reversible hydrogen storage in Li-decorated carbon allotrope PAI-Graphene: A first-principles study},
author = {Vikram Mahamiya and Alok Shukla and Brahmananda Chakraborty},
journal= {arXiv preprint arXiv:2312.01144},
year = {2023}
}
备注
28 Pages, 8 Figures, 1 table