单缺陷对Sc,Ti,V修饰石墨烯的结构及储氢性能的影响

摘要：

寻找稳定高效的储氢材料是实现氢经济的关键.过渡金属修饰石墨烯储氢材料在理论上被广泛研究,但存在H2解离和金属团聚的问题.本文基于密度泛函理论对Sc,Ti,V修饰单缺陷石墨烯的结构及储氢性能进行计算.结果表明:单缺陷使Sc,Ti,V与石墨烯的结合能提高4—5倍;Sc,Ti,V离子特性增强,可以通过静电相互作用吸附7,3和4个分子形式的氢;平均氢分子吸附能分别为–0.13,–0.20和–0.18 eV,处于室温和中等压力下储氢的最佳能量范围.而Sc,Ti,V修饰的完整石墨烯上第1个氢解离吸附,氢分子吸附能分别为–1.34,–1.34和–1.16 eV.特别重要的是,Sc,V修饰的缺陷石墨烯吸附和脱附氢分子过程中重构能仅为0.00 eV和0.03 eV,对实现快速吸放氢气非常有利.本研究将有利于深入认识3d过渡金属修饰碳材料的储氢机理.

关键词：储氢;缺陷石墨烯;过渡金属;密度泛函理论

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资助基金：国家自然科学基金青年科学基金;山西省青年科技研究基金;山西师范大学校级创新项目

在线出版日期：2021-11-18（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）

页数：共10页

页码：391-400