Sc,Ti,V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究 |
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作者姓名: | 马丽娟 高升启 荣祎斐 贾建峰 武海顺 |
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作者单位: | 山西师范大学化学与材料科学学院,磁性分子与磁信息材料教育部重点实验室,临汾041004 |
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基金项目: | 国家自然科学基金青年科学基金(21805176);山西省青年科技研究基金(201901D211394);山西省研究生创新项目(2020SY332);山西师范大学校级创新项目(2020XSY030) |
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摘 要: | 3d过渡金属修饰是改善石墨烯储氢性能的最有效途径, 但仍存在金属团聚和H2解离导致难以脱附的问题. 提出了B/N掺杂单缺陷石墨烯(BMG/NMG)的策略来避免以上两个问题. 密度泛函理论计算结果表明, N掺杂可以使Sc, Ti, V与石墨烯的结合能提高3~4倍, B掺杂可以将Sc与石墨烯的结合能提高3倍. Sc/BMG和Sc/NMG吸附的第一个H2不会解离. Sc/BMG中Sc吸附5个H2, 平均氢分子结合能为-0.18~-0.43 eV, 并且可以通过在同侧锚定多个Sc原子形成Sc/C3B2五元环增加H2吸附位点. Sc/NMG中每个Sc吸附6个H2, 平均氢分子结合能为-0.17~-0.29 eV, 还可以通过在异侧修饰形成Sc/N3/Sc单元进一步提高储氢能力. 研究结果将为设计基于3d过渡金属修饰碳材料的储氢材料提供理论基础.
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关 键 词: | 储氢 硼/氮掺杂 单缺陷石墨烯 过渡金属 密度泛函理论 |
收稿时间: | 2021-05-21 |
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