近日，物理科學(xué)與技術(shù)學(xué)院青年教師張寧寧在二維材料的儲(chǔ)氫應(yīng)用方面取得新研究進(jìn)展。張寧寧等人研究了碳氮基和硼氮基二維材料在儲(chǔ)氫領(lǐng)域的應(yīng)用潛能，研究成果相繼在期刊 Applied Physics Letters和International Journal of Hydrogen Energy上發(fā)表。 

氫能是一種可持續(xù)的綠色能源，溫和條件下儲(chǔ)氫密度低是氫能發(fā)展的瓶頸之一，高容量、快速吸附、穩(wěn)定易再生是儲(chǔ)氫材料的發(fā)展目標(biāo)。自石墨烯被發(fā)現(xiàn)之后，由于其優(yōu)異的結(jié)構(gòu)特征和電子性質(zhì)，原子厚度的二維材料被廣泛應(yīng)用于儲(chǔ)氫領(lǐng)域。張寧寧等人對(duì)具有納米介孔的g-C6N7和h-BN單層的儲(chǔ)氫性能進(jìn)行了理論研究。研究發(fā)現(xiàn)，納米介孔的g-C6N7和h-BN單層對(duì)氫分子的吸附能皆小于0.1 eV，并不具有良好的儲(chǔ)氫性能，不能直接作為儲(chǔ)氫材料。而Mg修飾的g-C6N7（Mg@g-C6N7）單層可作為高容量的儲(chǔ)氫材料，Mg@g-C6N7單層可吸附10個(gè)H2且具有10 wt%的質(zhì)量?jī)?chǔ)氫容量；研究還發(fā)現(xiàn)，Mg2+ 與第1至第4個(gè)H2分子中的H之間存在軌道相互作用和靜電相互作用，而只有強(qiáng)靜電相互作用使第5至第10個(gè)H2分子結(jié)合到Mg2+陽(yáng)離子上。同時(shí)，對(duì)超堿團(tuán)簇OLi3修飾的單層六方氮化硼（OLi3@BN）的儲(chǔ)氫性能的研究發(fā)現(xiàn)，O-B鍵足夠強(qiáng)，使得超堿團(tuán)簇OLi3錨定在單層h-BN襯底上；H原子與Li+之間的弱軌道相互作用和靜電相互作用使得單層2(OLi3)@BN可吸附16個(gè)H2分子，質(zhì)量?jī)?chǔ)氫量高達(dá)9.67 wt%；最后，研究了溫度和壓力對(duì)16H2-2(OLi3)@BN穩(wěn)定性的影響，發(fā)現(xiàn)16H2-2(OLi3)@BN體系在室溫、微壓下穩(wěn)定。兩項(xiàng)研究結(jié)果表明，Mg@g-C6N7和OLi3@h-BN單層皆是很有前途的儲(chǔ)氫材料。

撰稿：伊夢(mèng)寒　　編輯：趙華磊　　編審：張偉