TPHE-Graphene：一种用于储氢的新型二维碳同素异形体的第一性原理研究
材料科学
2025-06-03 v1
摘要
从化石燃料向可再生能源的转变对于减少全球碳排放和应对气候变化至关重要。在此背景下，开发用于高效储氢的先进材料有助于实现可持续能源解决方案。本文提出钠修饰的 TPHE-Graphene 作为高性能储氢二维材料。密度泛函理论（DFT）计算表明，内聚能、声子色散和分子动力学模拟证实 TPHE-Graphene 具备动力学、热力学、能量学和力学稳定性。该单层表现出金属性质，且杨氏模量高达 250.46 N/m。钠修饰后发生强化学吸附，结合能为 -2.08 eV，且 Na 原子团簇倾向极小。氢吸附分析表明，每个 Na 原子最多可结合五个 H 分子，从而实现 9.52 wt\% 的重量储氢容量。计算得到的 H 吸附能范围为 -0.22 eV 至 -0.18 eV，处于环境条件下可逆吸附的理想范围内。这些发现表明，钠修饰的 TPHE-Graphene 作为一种结构坚固且高效的储氢材料，非常适合未来的绿色能源应用。
引用
@article{arxiv.2506.00609,
title = {TPHE-Graphene: A First-Principles Study of a New 2D Carbon Allotrope for Hydrogen Storage},
author = {José A. S. Laranjeira and Nicolas F. Martins and Kleuton A. L. Lima and Luis A. Cabral and Luiz A. Ribeiro and Douglas S. Galvão and Julio R. Sambrano},
journal= {arXiv preprint arXiv:2506.00609},
year = {2025}
}