电场诱导(MgO)4储氢的理论研究

作者：尹跃洪; 徐红萍^*

来源：Acta Physica Sinica, 2019, 68(16): 185-193.

• 电场
• (MgO)4
• 储氢
• 电子结构

MgO是具有强极性的离子化合物,电场诱导MgO吸附H2是一种有效的储氢方法,但外加的电场很强,如何降低所需电场的强度是需要解决的关键问题.本文在密度泛函理论水平上研究了电场中H2在(MgO)4团簇上的吸附性质.结果表明(MgO)4能承受强电场并保持立方结构,可用于电场储氢.电荷分析表明(MgO)4在电场中被极化,其偶极矩增大为场强0.005 a.u.和0.010 a.u.时的1.67和3.33 Debye. H2能稳定吸附在单个Mg/O原子上. H2在Mg上为侧位吸附,而在O上为端位吸附.外加电场可提高其吸附强度.仅需0.010 a. u.的外电场,就可使H2在Mg/O上的吸附能由无电场时–0.118/–0.060 eV提高到–0.225/–0.150 eV.所需电场强度小于较大尺寸的(MgO)9团簇,表明降低团簇尺寸是减少所需电场强度的一种可能方式.利用QTAIM方法研究了H2与(MgO)4间的弱相互作用,表明电场使团簇及氢分子极化,从而增强了其间的静电作用.当团簇尺寸降低时,更多的原子位于表面,且具有较低的配位数,更容易被极化,因此储氢所需的电场强度更低.电场中(MgO)4中最多能吸附16个H2,相应的质量密度为16.7 wt%,表明(MgO)4是一种可能的电场储氢材料.

• 单位
  西北师范大学; 电子工程学院