Li修饰的石墨炔纳米管储氢性能的第一性原理研究

发布时间：2021-03-06 02:06

　　储氢材料的性能直接影响环保能源氢的使用,基于密度泛函理论的第一性原理计算,研究了石墨炔纳米管被Li原子修饰后的储氢性能.结果表明:由γ相石墨炔片卷曲得到的石墨炔纳米管结构的稳定性高;优化结构后发现单个Li的最稳定的修饰位是在单胞石墨炔纳米管的乙炔键所围成的十二元环处;在修饰位上逐步添加氢分子进行分析后,得到最大吸附数为7个氢分子的结果,吸附氢分子的质量比达到2.34 wt%.这与之前未修饰和用其他原子修饰后的石墨炔纳米管吸氢性能相比具有明显优势,为设计和制造储氢材料提供了有力的理论依据. 

【文章来源】：四川大学学报(自然科学版). 2020,57(04)北大核心

【文章页数】：5 页

【部分图文】：

(a) α石墨炔片层模型; (b) β石墨炔片层模型; (c) γ石墨炔片层模型

本文计算了(2,1)-(12,6)管径的石墨炔纳米管的能带结构如图2. 从图2中可以看出石墨炔纳米管的导带底和价带顶位于同一位置, 证明了石墨炔纳米管属于直接带隙半导体材料, 并且研究不同管径得出的禁带平均宽度在0.38～0.63 eV范围与参考文献中所述一致[14].为了进一步研究石墨炔纳米管被修饰后的性能, 选择建立管径为zigzag型(2,1)γ相石墨炔管, 该体系包含48个C原子, 如图3.

为了进一步研究石墨炔纳米管被修饰后的性能, 选择建立管径为zigzag型(2,1)γ相石墨炔管, 该体系包含48个C原子, 如图3.研究表明氢的有效吸附能选择在0.13～0.7 eV[11]之间, 吸附能太小则无法吸附氢, 吸附能太大则不利于氢的利用. 定义Li修饰的石墨炔纳米管储存氢的吸附能公式为[15]:

【参考文献】：
期刊论文
[1]石墨炔结构及性能的理论研究(英文)[J]. 李会学,王晓峰,李志锋,潘素娟.  化学学报. 2013(01)

博士论文
[1]金属修饰的纳米材料储氢性能的第一性原理研究[D]. 王玉生.郑州大学 2013

硕士论文
[1]新型6,6,12-石墨炔纳米管的理论研究[D]. 杨东春.吉林大学 2017
[2]石墨炔管和石墨烯网眼物理性能的第一性原理研究[D]. 邓运发.湘潭大学 2013



本文编号：3066252