Lithium decoration of boron-doped hybrid fullerenes and nanotubes as a novel 3D architecture for enhanced hydrogen storage: A DFT study
Lithium decoration of boron-doped hybrid fullerenes and nanotubes as a novel 3D architecture for enhanced hydrogen storage: A DFT study
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硼掺杂杂化富勒烯和纳米管的锂装饰作为增强储氢的新型 3D 结构：DFT 研究
DOI：
10.1016/j.ijhydene.2018.11.212
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发表时间：
2019-01
影响因子：
7.2
通讯作者：
Yang Zhihong
中科院分区：
文献类型：
--
作者：
Bi Lan;Yin Jie;Huang Xin;Ren Shanling;Yan Gang;Wu Qiang;Wang Yunhui;Yang Zhihong
利用密度泛函理论（DFT）和第一性原理分子动力学（MD）模拟，提出了一种由富勒烯和碳纳米管相互连接组成的哑铃状三维纳米结构（37Li@C139B31），该结构具有良好的几何稳定性和热稳定性.采用第一性原理计算研究了氢在37Li@C139B31上的吸附。结果表明，B取代能提高金属的结合力，37个Li原子在C139 B31上的平均结合能（2.79 eV）高于体相Li的结合能（1.63 eV），抑制了团簇的形成。同时，178H2@37Li@C139B31的储氢重量密度比美国能源部（DOE）的2020年目标高出15.9wt%。H2分子的平均吸附能福尔斯在0.18-0.27 eV的范围内。此外，巨正则系综蒙特卡罗（GCMC）模拟显示，在室温下，吸附在37Li@C139B31上的氢重量密度（HGD）在100巴时达到11.6wt%，高于DOE 2020目标。我们的多尺度模拟表明，我们提出的纳米结构提供了一个有前途的介质储氢。
A three dimensional (3D) dumbbell-like nanostructure composed by interconnected fullerenes and nanotubes with Lithium decoration and boron-doping (37Li@C139B31) has been proposed in virtue of density functional theory (DFT) and first-principles molecular dynamics (MD) simulations which shows excellent geometric and thermal stability. First-principles calculations are performed to investigate the hydrogen adsorption onto the 37Li@C139B31. The results indicate that B substitution can improve the metal binding and the average binding energy of 37 adsorbed Li atoms on the C139B31(2.79 eV) is higher than the cohesive energy of bulk Li (1.63 eV) suppressing the clustering. Meanwhile, the H2storage gravimetric density of 178H2@37Li@C139B31reaches up to 15.9 wt% higher than the year 2020 target from the US department of energy (DOE). The average adsorption energy of H2molecules falls in a desirable range of 0.18–0.27 eV. Moreover, grand canonical ensemble Monte Carlo (GCMC) simulations reveal that at room temperature the hydrogen gravimetric density (HGD) adsorbed on 37Li@C139B31reaches up to 11.6 wt% at 100 bars higher than the DOE 2020 target. Our multiscale simulations indicate that our proposed nanostructure provides a promising medium for hydrogen storage.
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DOI：
10.1002/cphc.201601063
发表时间：
2017-03
期刊：
Chemphyschem : a European journal of chemical physics and physical chemistry
影响因子：
--
作者：
S. R. Naqvi;G. S. Rao;W. Luo;R. Ahuja;T. Hussain
通讯作者：
S. R. Naqvi;G. S. Rao;W. Luo;R. Ahuja;T. Hussain
影响因子：
3.6
作者：
D. Holec;Liangcai Zhou;H. Riedl;C. Koller;P. Mayrhofer;M. Friák;M. Šob;F. Körmann;J. Neugebauer;D. Music;M. Hartmann;F. Fischer
通讯作者：
D. Holec;Liangcai Zhou;H. Riedl;C. Koller;P. Mayrhofer;M. Friák;M. Šob;F. Körmann;J. Neugebauer;D. Music;M. Hartmann;F. Fischer
影响因子：
6.7
作者：
Weibin Zhang;Zhi-Jun Zhang;Fuchun Zhang;Woochul Yang
通讯作者：
Weibin Zhang;Zhi-Jun Zhang;Fuchun Zhang;Woochul Yang
影响因子：
10.8
作者：
M. Yoon;Shenyuan Yang;E. Wang;Zhenyu Zhang
通讯作者：
M. Yoon;Shenyuan Yang;E. Wang;Zhenyu Zhang
影响因子：
15
作者：
Qiang Sun;P. Jena;Qian Wang;M. Márquez
通讯作者：
Qiang Sun;P. Jena;Qian Wang;M. Márquez