Sc,Ti,V修饰B/N掺杂单缺陷石墨烯的储氢研究

作者：马丽娟^*; 高升启; 荣祎斐; 贾建峰; 武海顺

来源：高等学校化学学报, 2021, 42(09): 2842-2851.

• 储氢
• 硼/氮掺杂
• 单缺陷石墨烯
• 过渡金属
• 密度泛函理论

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 e V,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 e V,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.

• 单位
  山西师范大学