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碳硼富勒烯衍生物C18B2M(M=Li,Ti,Fe)的储氢性能计算研究
  • ISSN号:1000-3290
  • 期刊名称:《物理学报》
  • 时间:0
  • 分类:O613.71[理学—无机化学;理学—化学]
  • 作者机构:[1]河海大学理学院,南京210098
  • 相关基金:国家自然科学基金(批准号:11104062,10947132)和河海大学创新训练项目(批准号:2014102941048,201410294035X)资助的课题.
中文摘要:

本文使用密度泛函理论(densityfunctionaltheory,DFT)中的广义梯度近似(generalizedgradientap—proximation,GGAl研究了经碱金属原子Li、过渡金属原子Ti和Fe原子修饰的富勒烯C18B2M(M=Li,Ti,Fel的储氢性能.研究发现,C18B2由于B的替代掺杂,比C20对金属原子具有更高的结合能.由平均吸附能分析可知:C18B2Li对H2的吸附能力较弱,C18B2Fe对H2的吸附能力过强,而C18B2Ti对H2的平均吸附能介于0.45—0.59ev之间,介于物理吸附和化学吸附之间(0.2-0.6ev),因此可以实现常温下的可逆储氢.C18B2M(M=Li,Ti,Fe)能够吸附的H2数目最多分别为4,6和4.由储氢机理分析可知:ClsB2Li主要通过碱金属离子激发的静电场来吸附H2,而C18B2Ti和ClsB2Fe主要通过金属原子与H2之间的Kubas作用来吸附H2.由于C18B2Ti既有较大的储氢数目,又可以实现可逆储氢,因此有望开发成新型纳米储氢材料.

英文摘要:

The generalized gradient approximation of density functional theory is applied to study the hydrogen storage capacity of the alkali metal atom Li, transition metal atoms Ti and Fe decorated C18B2M (M = Li, Ti, Fe) fullerenes. It is found that the metal is bonding to C18B2 stronger than to C20. When the average adsorption energy of C18B2Li-nH2 is low, and the binding of H2 to C18B2Fe is too strong, C18B2Ti-nH2 has the average adsorption energy between 0.45-0.59 eV, which is in the range from 0.2 to 0.6 eV, so it can realize the reversible adsorption of H2. A maximum number of H2 adsorbed on to C20B2M (M = Li, Ti, Fe) should be 4, 6, and 4, for Li, Ti, and Fe respectively; this agrees well with the 18 electronic rule. C18B2Li adsorbs H2 molecules mainly through the static electronic field formed by Li ions, while C18B2Ti and C18B2Fe adsorb H2 mainly through the Kubas interaction. Therefore, C18B2Ti can not only adsorb more H2 molecules, but also realize the reversible hydrogen storage.

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期刊信息
  • 《物理学报》
  • 北大核心期刊(2011版)
  • 主管单位:中国科学院
  • 主办单位:中国物理学会 中国科学院物理研究所
  • 主编:欧阳钟灿
  • 地址:北京603信箱(中国科学院物理研究所)
  • 邮编:100190
  • 邮箱:apsoffice@iphy.ac.cn
  • 电话:010-82649026
  • 国际标准刊号:ISSN:1000-3290
  • 国内统一刊号:ISSN:11-1958/O4
  • 邮发代号:2-425
  • 获奖情况:
  • 1999年首届国家期刊奖,2000年中科院优秀期刊特等奖,2001年科技期刊最高方阵队双高期刊居中国期刊第12位
  • 国内外数据库收录:
  • 美国化学文摘(网络版),荷兰文摘与引文数据库,美国工程索引,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),中国北大核心期刊(2000版)
  • 被引量:49876