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二维TiC层表面H2的化学吸附与物理吸附
  • ISSN号:1000-6818
  • 期刊名称:《物理化学学报》
  • 时间:0
  • 分类:O647[理学—物理化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]衢州学院教师教育学院,浙江衢州324000, [2]衢州学院化学与材料工程学院,浙江衢州324000, [3]宁波大学理学院微电子科学与工程系,浙江宁波315211
  • 相关基金:国家自然科学基金(11347138)和衢州学院人才基金(BSYJ201311)资助项目
中文摘要:

第一性原理计算研究发现由于二维TiC单原子层具有高的比表面积与大量的暴露在表面的Ti原子,其是一种非常有潜力的储氢材料.计算结果显示H2可以在二维TiC单原子层表面进行物理吸附与化学吸附.其中化学吸附能为每个氢分子0.36 eV,物理吸附能是每个氢分子0.09 eV.覆盖度为1和1/4层(ML)时,H2分子在二维TiC单原子层表面的离解势垒分别为1.12和0.33 eV.因此,除了物理吸附与化学吸附,TiC表面还存在H单原子吸附.最大的H2储存率可以达到7.69%(质量分数).其中,离解的H原子、化学吸附的H2、物理吸附的H2的储存率分别为1.54%、3.07%、3.07%.符合Kubas吸附特征的储存率为3.07%.化学吸附能随覆盖度的变化非常小,这有利于H2分子的吸附与释放.

英文摘要:

The TiC monolayer sheet, a new two-dimensional structure, is proposed as a promising hydrogen storage material because of its high specific surface area and the large number of exposed Ti ions on the surface. First principles calculations showed that both chemisorption and physisorption of H2 can take place on the TiC sheet surface, with adsorption energies of 0.36 and 0.09 eV per H2, respectively. For 1 and 1/4 monolayer (ML) coverages, the dissociation barriers of H2 on the TiC sheet surface were calculated to be 1.12 and 0.33 eV, respectively. Thus, as well as physisorption and chemisorption, there were dissociated H atoms on the TiC sheet surface. The maximum H2 storage capacity was calculated to be up to 7.69% (mass fraction). The capacities were 1.54%, 3.07%, and 3.07% for dissociated H atoms, and chemisorption and physisorption of H2, respectively. Considering only Kubas adsorption, the hydrogen storage capacity was 3.07%. The adsorption energy for H2 chemisorption on the TiC sheet surface only slightly changed at different coverages, which benefits the storage and release of H2.

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期刊信息
  • 《物理化学学报》
  • 中国科技核心期刊
  • 主管单位:中国科学技术协会
  • 主办单位:北京大学化学与分子工程学院承办
  • 主编:刘忠范
  • 地址:北京大学化学楼
  • 邮编:100871
  • 邮箱:whxb@pku.edu.cn
  • 电话:010-62751724
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-6818
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1892/O6
  • 邮发代号:82-163
  • 获奖情况:
  • 中文核心期刊
  • 国内外数据库收录:
  • 俄罗斯文摘杂志,美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国科学引文索引(扩展库),英国科学文摘数据库,日本日本科学技术振兴机构数据库,中国中国科技核心期刊,中国北大核心期刊(2004版),中国北大核心期刊(2008版),中国北大核心期刊(2011版),中国北大核心期刊(2014版),英国英国皇家化学学会文摘,中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:24781