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    9822金沙平台教师在二维材料储氢研究中取得新进展

    日期:2023-09-14来源:物理科学与技术学院 浏览量:

    近日,物理科学与技术学院青年教师张宁宁在二维材料的储氢应用方面取得新研究进展。张宁宁等人研究了碳氮基和硼氮基二维材料在储氢领域的应用潜能,研究成果相继在期刊 Applied Physics Letters和International Journal of Hydrogen Energy上发表。 

    氢能是一种可持续的绿色能源,温和条件下储氢密度低是氢能发展的瓶颈之一,高容量、快速吸附、稳定易再生是储氢材料的发展目标。自石墨烯被发现之后,由于其优异的结构特征和电子性质,原子厚度的二维材料被广泛应用于储氢领域。张宁宁等人对具有纳米介孔的g-C6N7和h-BN单层的储氢性能进行了理论研究。研究发现,纳米介孔的g-C6N7和h-BN单层对氢分子的吸附能皆小于0.1 eV,并不具有良好的储氢性能,不能直接作为储氢材料。而Mg修饰的g-C6N7(Mg@g-C6N7)单层可作为高容量的储氢材料,Mg@g-C6N7单层可吸附10个H2且具有10 wt%的质量储氢容量;研究还发现,Mg2+ 与第1至第4个H2分子中的H之间存在轨道相互作用和静电相互作用,而只有强静电相互作用使第5至第10个H2分子结合到Mg2+阳离子上。同时,对超碱团簇OLi3修饰的单层六方氮化硼(OLi3@BN)的储氢性能的研究发现,O-B键足够强,使得超碱团簇OLi3锚定在单层h-BN衬底上;H原子与Li+之间的弱轨道相互作用和静电相互作用使得单层2(OLi3)@BN可吸附16个H2分子,质量储氢量高达9.67 wt%;最后,研究了温度和压力对16H2-2(OLi3)@BN稳定性的影响,发现16H2-2(OLi3)@BN体系在室温、微压下稳定。两项研究结果表明,Mg@g-C6N7和OLi3@h-BN单层皆是很有前途的储氢材料。

     

    撰稿:伊梦寒  编辑:赵华磊  编审:张伟


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