鲁棒且可调的氧化物纳米卷轴用于太阳驱动的H₂生成与储存
材料科学
2025-03-04 v1 介观与纳米尺度物理
计算物理
摘要
氢气因其高能量输出和环境友好的副产物，被视为化石燃料的潜在替代品。各种形态的光催化材料已被探索用于高效H₂生产，例如准一维纳米卷轴结构可提供更大的表面积与体积比。近期我们预测了从二硫化物前驱体直接逐层形成稳定的氧化物纳米卷轴，无需通过卷曲合成 costly 地制备二维氧化物。本研究评估了MoO₃、WO₃、PdO₂、HfO₂和GeO₂等氧化物纳米卷轴材料用于太阳驱动光催化H₂生产与储存的适用性。利用激发态理论模拟，我们揭示了其电子性质随层间卷轴间距的变化，并发现其具备适用于光催化的电子性质。此外，利用从头算分子动力学模拟，我们证明它们也适用于H₂储存，因为即使在氧化物存在缺陷和空位的情况下，纳米卷轴仍能有效捕获氢气。本工作因此展示了鲁棒且可调的氧化物纳米卷轴作为新型材料在推进太阳驱动氢技术方面的潜力。
引用
@article{arxiv.2503.00217,
title = {Robust and tunable oxide nanoscrolls for solar-driven H$_2$ generation and storage},
author = {Adway Gupta and Arunima Singh},
journal= {arXiv preprint arXiv:2503.00217},
year = {2025}
}