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单原子在 h-BN 上的吸附:从原色面到空位工程化 sites 的周期表

材料科学 2026-02-04 v1

摘要

使用密度泛函理论系统地考察了单原子在原色 h-BN 及缺陷面的吸附。考察了来自周期表前三行的元素,以及选取的过渡金属和券金属,分别作用于原色面和 boron-、nitrogen-空位 sites。于原色 h-BN 上,吸附通常较弱,由色散力主导,仅限于高度电负性原子如 C、O、F 才能实现可测量的化学吸附。缺陷的引入将 h-BN 转化为化学活性材料,将吸附能提高一个到两个数量级。boron 空位通过与配位给 undercoordinated 氮原子来强化金属和电正性物种,而 nitrogen 空位则选择性地结合电负性和共价吸附体。基于元素内离加能的吸附能比例,区分了 physisorption、chemisorption 与取代性稳定化三个 regime。这些见解提供了周期表中吸附趋势的统一描述,确立了缺陷工程作为调控 h-BN 催化、感知和电子性质的有效策略。

关键词

引用

@article{arxiv.2602.03424,
  title  = {Single-Atom Adsorption on h-BN along the Periodic Table of Elements: From Pristine Surface to Vacancy-Engineered Sites},
  author = {Ana S. Dobrota and Natalia V. Skorodumova and Igor A. Pašti},
  journal= {arXiv preprint arXiv:2602.03424},
  year   = {2026}
}

备注

18 pages, 17 figures, 3 tables, includes supplementary information (9 pages)