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JSCS:Na包覆六边形B36作为优良储氢材料

日期:2023-12-18    来源:储氢材料

国际氢能网

2023
12/18
15:34
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关键词: 储氢材料 氢能产业 清洁能源

基于范德华校正的密度泛函理论表明,作为装饰金属的Na原子,由于具有3.31eV的大结合能,不倾向于形成团簇,这表明有希望实现良好的可逆储氢。极化机制和轨道杂化都有助于氢分子的吸附(存储容量为4.4wt%),最佳吸附能为0.25eV/H2。此外,这些分离的B36的二聚化不会显著影响每个Na原子吸附的H2的数量。研究结果可为基于低维硼团簇的新型储氢材料的设计提供指导。

图1 (a)B36的单面吸附Na和(b)双面吸附Na原子的结构,显示了Na与附近b原子之间的平均距离

图2(a)H2与B36Na和B36-2Na的结合能作为吸附H2的数量的函数,(b)从Na到B36-Na-nH2和B36-Na-nH2的净电荷转移是吸附H2数量的函数

图3 B36-2Na-nH2体系的稳定结构(a)n=2(b)n=4(c)n=6(d)n=8(e)n=10和B36-2Na-10H2的变形电子密度(分子电荷密度减去原子电荷密度),用蓝色标记的变形密度对应于包含过量电子的区域,而用黄色标记的密度表示电子损失

图4(a)由准平面B36单元构建的集群组装结构(B68),(b)B68-4Na和(c)B68-4-4Na-16H2的优化几何形状,给出了典型的键长

结论

总之,本文研究了H在Na修饰的B36上的吸附行为,第一性原理研究表明,Na作为一种潜在的金属元素覆盖在B36上是一种可行的储氢介质。两个Na原子与B36的六边形中心强结合,我们发现Na原子可以在B36片上保持分离,这是由于Na和B36之间的强结合,这是因为涉及Na 3s和B 2p能级的有趣的电荷转移机制,钠修饰的B36的储氢能力高达4.4wt%。此外,这些分离的Na修饰的B36团簇的二聚化对每个Na原子吸附的H2的数量没有显示出明显的影响。在实验方面,成功地合成了硼团簇,为实现本文提出的钠修饰硼团簇结构提供了一种方法。理论结果有望为设计基于低维硼团簇的新型储氢介质提供有益的参考。

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