钠修饰的 P-C$_3$N：用于高容量可逆储氢的多孔二维框架
材料科学
2025-09-16 v2
摘要
可逆储氢材料的开发对于实现碳中和能源系统至关重要。基于此，本工作研究了钠修饰的 P-CN（Na@P-CN）上的储氢特性，这是一种最近被提出作为稳定半导体的多孔氮化碳单层。第一性原理计算表明，Na 原子优先吸附，吸附能为 -4.48~eV，有效抑制了团簇化效应。修饰后，系统呈现金属性，而 \textit{ab initio} 分子动力学模拟证实了 Na@P-CN 在 300~K 下的热稳定性。Na@P-CN 上的氢吸附通过弱物理吸附发生，能量范围为 -0.18 至 -0.28~eV，脱附温度在 231 至 357~K 之间。该系统每个晶胞可稳定吸附 16 个 H 分子，对应的重量储氢容量为 9.88~wt\%，超过了美国能源部的目标。这些结果表明，Na@P-CN 是用于轻质、稳定和可逆储氢的极具前景的候选材料。
引用
@article{arxiv.2506.02374,
title = {Sodium-Decorated P-C3N: A Porous 2D Framework for High-Capacity and Reversible Hydrogen Storage},
author = {Jose A. S. Laranjeira and Nicolas F. Martins and Kleuton A. L. Lima and Lingtao Xiao and Xihao Chen and Luiz A. Ribeiro Junior and Julio R. Sambrano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.02374},
year = {2025}
}