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科学研究

 

青年教师张宁宁在二维材料储氢研究中取得新进展

2023年09月12日 22:20  点击:[]

近日,我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 LettersInternational Journal of Hydrogen Energy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-C6N7h-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-C6N7h-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-C6N7Mg@g-C6N7)单层可作为高容量的储氢材料,Mg@g-C6N7单层可吸附10H2且具有10 wt%的质量储氢容量;研究还发现,Mg2+ 与第1至第4H2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10H2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16H2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-C6N7OLi3@h-BN单层皆是很有前途的储氢材料。

论文链接:

https://doi.org/10.1063/5.0159978

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.06.280;


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