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中科院研究成功新型儲(chǔ)氫材料
2008-8-31 18:12:00
近日，中科院物理所/北京凝聚態(tài)物理國(guó)家實(shí)驗(yàn)室博士生楊身園與導(dǎo)師王恩哥及美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的張振宇等人合作，發(fā)現(xiàn)了一種可能的新儲(chǔ)氫材料：C60+Ca。有關(guān)成果發(fā)表在《物理評(píng)論快報(bào)》（Phys. Rev. Lett. 100, 206806 (2008)）上，并立即被Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology轉(zhuǎn)載。
在過(guò)去十年間，碳基納米材料是一種備受關(guān)注的潛在儲(chǔ)氫材料。但是，氫分子在碳材料表面的物理吸附太弱，不滿足常溫常壓的實(shí)際應(yīng)用要求。為了提高氫分子在碳材料表面的吸附能，人們提出了多種方法修飾碳材料。例如，在表面覆蓋3d過(guò)渡金屬或堿金屬，替代摻雜輕元素，帶電等。但每種方法都存在著弊端或不足。物理所博士生楊身園與導(dǎo)師王恩哥及美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的張振宇等人，利用第一性原理計(jì)算研究了輕堿土金屬覆蓋的富勒烯的儲(chǔ)氫性質(zhì)。他們首先發(fā)現(xiàn)鈣和鍶在C60上吸附很強(qiáng)，可以均勻地覆蓋在C60表面上，形成M32C60。它們之間的相互作用機(jī)制與金屬未占據(jù)的d軌道有關(guān)。鈹和鎂沒(méi)有可利用的d軌道，因此與C60的相互作用很弱。其次，鈣、鍶與C60間的電荷轉(zhuǎn)移在表面附近產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，能夠極化氫分子，使得氫分子的吸附能分別達(dá)到0.4和0.2 eV/H2，非常適于實(shí)際應(yīng)用。第三，在Ca32C60上可吸附至少92個(gè)氫分子，由于鈣質(zhì)量較輕，最后的儲(chǔ)氫質(zhì)量百分比達(dá)到8.04 wt%。綜合以上三個(gè)因素，他們認(rèn)為鈣優(yōu)于以前研究的所有覆蓋在C60表面上的金屬。
該成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委“創(chuàng)新研究群體”基金及中國(guó)科學(xué)院的資助。
在過(guò)去十年間，碳基納米材料是一種備受關(guān)注的潛在儲(chǔ)氫材料。但是，氫分子在碳材料表面的物理吸附太弱，不滿足常溫常壓的實(shí)際應(yīng)用要求。為了提高氫分子在碳材料表面的吸附能，人們提出了多種方法修飾碳材料。例如，在表面覆蓋3d過(guò)渡金屬或堿金屬，替代摻雜輕元素，帶電等。但每種方法都存在著弊端或不足。物理所博士生楊身園與導(dǎo)師王恩哥及美國(guó)橡樹(shù)嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室的張振宇等人，利用第一性原理計(jì)算研究了輕堿土金屬覆蓋的富勒烯的儲(chǔ)氫性質(zhì)。他們首先發(fā)現(xiàn)鈣和鍶在C60上吸附很強(qiáng)，可以均勻地覆蓋在C60表面上，形成M32C60。它們之間的相互作用機(jī)制與金屬未占據(jù)的d軌道有關(guān)。鈹和鎂沒(méi)有可利用的d軌道，因此與C60的相互作用很弱。其次，鈣、鍶與C60間的電荷轉(zhuǎn)移在表面附近產(chǎn)生一個(gè)強(qiáng)電場(chǎng)，能夠極化氫分子，使得氫分子的吸附能分別達(dá)到0.4和0.2 eV/H2，非常適于實(shí)際應(yīng)用。第三，在Ca32C60上可吸附至少92個(gè)氫分子，由于鈣質(zhì)量較輕，最后的儲(chǔ)氫質(zhì)量百分比達(dá)到8.04 wt%。綜合以上三個(gè)因素，他們認(rèn)為鈣優(yōu)于以前研究的所有覆蓋在C60表面上的金屬。
該成果得到了國(guó)家自然科學(xué)基金委“創(chuàng)新研究群體”基金及中國(guó)科學(xué)院的資助。
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