凝聚态物理 > 材料科学
[提交于 2021年11月4日
]
标题: 钪修饰的C$_{24}$富勒烯作为高容量可逆氢存储材料:密度泛函理论模拟的见解
标题: Scandium decorated C$_{24}$ fullerene as high capacity reversible hydrogen storage material: Insights from density functional theory simulations
摘要: 使用第一性原理密度泛函理论模拟,我们观察到钪修饰的C$_{24}$球烯可以吸附多达六个氢分子,每个H$_2$的平均吸附能为-0.35 eV,平均解吸温度为451 K。钪修饰的C$_{24}$球烯系统的重量百分比氢含量为13.02%,这明显高于美国能源部的要求。 通过态密度、空间电荷密度差图和Bader电荷分析解释了电子结构、轨道相互作用和电荷转移机制。 从钪的3d和4s轨道到C$_{24}$球烯的2p碳轨道的总电荷转移量为1.44e。 氢分子通过Kubas类型的相互作用附着在钪修饰的C$_{24}$球烯上。 扩散能垒计算预测,存在足够的能垒将防止金属-金属团聚。 从头算分子动力学(A.I.M.D.)模拟证实了在最高解吸温度下结构的稳定性。 因此,我们认为钪修饰的C$_{24}$球烯系统是一种热力学稳定、有前途的可逆高容量氢储存装置。
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