高等学校化学学报 ›› 2019, Vol. 40 ›› Issue (3): 473-480.doi: 10.7503/cjcu20180780
收稿日期:
2019-11-19
出版日期:
2019-01-15
发布日期:
2019-01-15
作者简介:
联系人简介: 唐春梅, 女, 博士, 教授, 主要从事纳米材料的物理化学特性研究. E-mail:
基金资助:
ZHOU Xiaofeng, ZHOU Yanbing, TANG Chunmei*()
Received:
2019-11-19
Online:
2019-01-15
Published:
2019-01-15
Contact:
TANG Chunmei
E-mail:tcmnj@163.com
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摘要:
对外掺杂碱土金属Mg的B40硼笼的储氢性能进行了密度泛函理论研究. 结果表明, B40笼含有2个六元环与4个七元环. 多个Mg原子对B40笼进行外掺杂时不会发生成簇现象, 有利于进一步储氢. Mg原子外掺杂的B40笼对H2分子的平均吸附能介于物理吸附与化学吸附之间(0.1~0.8 eV). 体系的储氢密度达到7.60%(质量分数). 储氢结构能在常温常压下释放H2分子, 因此, Mg原子外掺杂的B40笼比Mg合金具有更好的储氢性能.
中图分类号:
周晓锋, 周彦冰, 唐春梅. 碱土金属Mg外掺杂硼笼B40Mg6的储氢性能[J]. 高等学校化学学报, 2019, 40(3): 473-480.
ZHOU Xiaofeng,ZHOU Yanbing,TANG Chunmei. Hydrogen Storage Capacity of the Alkaline Earth Metal Mg Exohedral Doped Boron Cage B40M
Site | Eab/eV | |||
---|---|---|---|---|
B40Mg | B40Mg2 | B40Mg3 | B40Mg4 | |
H-1-outside | 4.84 | 1.86 | 1.62 | 1.55 |
H-2-outside | 3.81 | 1.93 | 1.63 | 1.52 |
Table 1 Eab of the Mg atom outside of the hexagonal ring(H-1-outside) and the heptagonal ring(H-2-outside) of the B40 cage
Site | Eab/eV | |||
---|---|---|---|---|
B40Mg | B40Mg2 | B40Mg3 | B40Mg4 | |
H-1-outside | 4.84 | 1.86 | 1.62 | 1.55 |
H-2-outside | 3.81 | 1.93 | 1.63 | 1.52 |
Fig.4 Structures of B40Mg and B40Mg-nH2(n=1—5) with the Mg atom outside of the hexagonal ring(A) and heptagonal ring(B) and B40(Mg-4H2)6 structure with each Mg atom adsorbing four H2 molecules(C)
Site | Eb/eV | Ead/eV | Er/eV | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1H2 | 2H2 | 3H2 | 4H2 | 5H2 | 1H2 | 2H2 | 3H2 | 4H2 | 5H2 | ||
H-1-outside | 2.58 | 0.25 | 0.17 | 0.16 | 0.15 | 0.10 | 0.15 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.02 |
H-2-outside | 2.57 | 0.26 | 0.24 | 0.22 | 0.20 | 0.08 | 0.16 | 0.15 | 0.16 | 0.17 | 0.01 |
Table 2 Eb of the Mg atom to the hexagonal ring(H-1-outside) and the heptagonal ring(H-2-outside) of the B40 cage and the Ead of B40Mg-nH2(n=1—5)
Site | Eb/eV | Ead/eV | Er/eV | ||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1H2 | 2H2 | 3H2 | 4H2 | 5H2 | 1H2 | 2H2 | 3H2 | 4H2 | 5H2 | ||
H-1-outside | 2.58 | 0.25 | 0.17 | 0.16 | 0.15 | 0.10 | 0.15 | 0.16 | 0.16 | 0.16 | 0.02 |
H-2-outside | 2.57 | 0.26 | 0.24 | 0.22 | 0.20 | 0.08 | 0.16 | 0.15 | 0.16 | 0.17 | 0.01 |
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