Дослідження адсорбції водню на h-BN за допомогою функціональної теорії щільності: ефекти домішки бору

Автори І.К. Петрушенко
Приналежність

Іркутський національний науково-технічний університет, вул. Лермонтова, 83, 664074, Росія

Е-mail igor.petrushenko@istu.edu
Випуск Том 11, Рік 2019, Номер 2
Дати Одержано 10 січня 2019; у відредагованій формі 05 квітня 2019; опубліковано online 15 квітня 2019
Посилання І.К. Петрушенко, Ж. нано- електрон. фіз. 11 № 2, 02024 (2019)
DOI https://doi.org/10.21272/jnep.11(2).02024
PACS Number(s) 31.15.E –, 61.48.De, 68.43. – h, 68.43.Bc
Ключові слова h-BN, Бор (63) , Водень (6) , DFT (34) , Адсорбція (15) .
Анотація

У роботі теоретично досліджено адсорбцію молекули водню на гексагональному нітриді бору (h-BN), на h-BN збагаченому бором та гетероструктурі h-BN/графен з використанням стандартного узагальненого градієнтного наближення GGA PBE, а також функціоналів щільності PBE-D3 and B3LYP-D3 з корегованою дисперсією. Молекула коронену (C24H12) була узята як модель графенової
системи. Як структура h-BN, використовувалася модель B12N12H12. Ми залучили B13N11H12, B14N10H12 та B15N9H12 як моделі збагачені бором. Для гетероструктури h-BN/графен ми використали модель C18B3N3H12. Встановлено, що дисперсійні взаємодії вносять важливий внесок у енергію адсорбції водню (Ea). Для h-BN покрокове заміщення азоту атомами бору змінює значення Ea. Однак ці зміни є досить помірними. Всі три використані методи прогнозують значне збільшення Ea для гетероструктури h-BN/графен, особливо при розгляді горизонтальної конфігурації. Результати цієї роботи показують, що введення невеликої кількості атомів з різними електронегативностями в одну структуру адсорбенту може істотно збільшити Ea, але приріст сильно залежить від конфігурації взаємодіючих видів. Ми вважаємо, що деякі з міркувань, отриманих у роботі, сприятимуть більш глибокому розумінню явищ адсорбції водню та розробці нових матеріалів для зберігання водню.

Перелік посилань