近日，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院青年教師張寧寧在二維材料的儲氫應(yīng)用方面取得新研究進展。張寧寧等人研究了碳氮基和硼氮基二維材料在儲氫領(lǐng)域的應(yīng)用潛能，研究成果相繼在期刊 Applied Physics Letters和International Journal of Hydrogen Energy上發(fā)表。
氫能是一種可持續(xù)的綠色能源，溫和條件下儲氫密度低是氫能發(fā)展的瓶頸之一，高容量、快速吸附、穩(wěn)定易再生是儲氫材料的發(fā)展目標(biāo)。自石墨烯被發(fā)現(xiàn)之后，由于其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特征和電子性質(zhì)，原子厚度的二維材料被廣泛應(yīng)用于儲氫領(lǐng)域。張寧寧等人對具有納米介孔的g-C6N7和h-BN單層的儲氫性能進行了理論研究。研究發(fā)現(xiàn)，納米介孔的g-C6N7和h-BN單層對氫分子的吸附能皆小于0.1 eV，并不具有良好的儲氫性能，不能直接作為儲氫材料。而Mg修飾的g-C6N7（Mg@g-C6N7）單層可作為高容量的儲氫材料，Mg@g-C6N7單層可吸附10個H2且具有10 wt%的質(zhì)量儲氫容量；研究還發(fā)現(xiàn)，Mg2+ 與第1至第4個H2分子中的H之間存在軌道相互作用和靜電相互作用，而只有強靜電相互作用使第5至第10個H2分子結(jié)合到Mg2+陽離子上。同時，對超堿團簇OLi3修飾的單層六方氮化硼（OLi3@BN）的儲氫性能的研究發(fā)現(xiàn)，O-B鍵足夠強，使得超堿團簇OLi3錨定在單層h-BN襯底上；H原子與Li+之間的弱軌道相互作用和靜電相互作用使得單層2(OLi3)@BN可吸附16個H2分子，質(zhì)量儲氫量高達9.67 wt%；最后，研究了溫度和壓力對16H2-2(OLi3)@BN穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)16H2-2(OLi3)@BN體系在室溫、微壓下穩(wěn)定。兩項研究結(jié)果表明，Mg@g-C6N7和OLi3@h-BN單層皆是很有前途的儲氫材料。
撰稿：伊夢寒 編輯：趙華磊 編審：張偉
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