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各Li吸附组分下硅烯氢存储性能的第一性原理研究

盛喆 戴显英 苗东铭 吴淑静 赵天龙 郝跃

各Li吸附组分下硅烯氢存储性能的第一性原理研究

盛喆, 戴显英, 苗东铭, 吴淑静, 赵天龙, 郝跃
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  • 利用Li原子对硅烯进行表面修饰是提高硅烯氢存储能力的一种有效方法.为了充分挖掘Li修饰硅烯的氢存储性能,本文采用范德瓦耳斯作用修正的第一性原理计算方法,对不同Li吸附组分下硅烯的结构、稳定性和氢存储能力进行了研究.研究结果表明,硅烯体系能够在Li组分从0.11增加到0.50时保持稳定,其最大储氢量随Li组分的增加而增大,氢气平均吸附能则存在减小趋势;当Li组分达到0.50而饱和时,硅烯体系具有最大的储氢量,相应的质量储氢密度为11.46 wt%,平均吸附能为0.34 eV/H2,远高于美国能源部设定的储氢标准,表明提高Li组分甚至使其达到饱和在理论上能有效提高Li修饰硅烯的储氢性能.此外,通过对Mulliken电荷布居、差分电荷密度和态密度的分析,发现Li修饰硅烯的储氢机制与电荷转移诱导的静电相互作用和轨道杂化作用有关.研究结果可为Li修饰硅烯在未来氢存储领域的应用提供理论指导.
      通信作者: 戴显英, xydai@xidian.edu.cn
    • 基金项目: 国家部委重点基金(批准号:9140A08020115DZ01024)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:XJS17061,JBX171102)、中国博士后科学基金(批准号:2017M613061)和高等学校学科创新引智计划(批准号:B12026)资助的课题.
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出版历程
  • 收稿日期:  2017-12-22
  • 修回日期:  2018-03-14
  • 刊出日期:  2018-05-20

各Li吸附组分下硅烯氢存储性能的第一性原理研究

  • 1. 西安电子科技大学微电子学院, 宽带隙半导体技术国家重点学科实验室, 西安 710071
  • 通信作者: 戴显英, xydai@xidian.edu.cn
    基金项目: 

    国家部委重点基金(批准号:9140A08020115DZ01024)、中央高校基本科研业务费专项资金(批准号:XJS17061,JBX171102)、中国博士后科学基金(批准号:2017M613061)和高等学校学科创新引智计划(批准号:B12026)资助的课题.

摘要: 利用Li原子对硅烯进行表面修饰是提高硅烯氢存储能力的一种有效方法.为了充分挖掘Li修饰硅烯的氢存储性能,本文采用范德瓦耳斯作用修正的第一性原理计算方法,对不同Li吸附组分下硅烯的结构、稳定性和氢存储能力进行了研究.研究结果表明,硅烯体系能够在Li组分从0.11增加到0.50时保持稳定,其最大储氢量随Li组分的增加而增大,氢气平均吸附能则存在减小趋势;当Li组分达到0.50而饱和时,硅烯体系具有最大的储氢量,相应的质量储氢密度为11.46 wt%,平均吸附能为0.34 eV/H2,远高于美国能源部设定的储氢标准,表明提高Li组分甚至使其达到饱和在理论上能有效提高Li修饰硅烯的储氢性能.此外,通过对Mulliken电荷布居、差分电荷密度和态密度的分析,发现Li修饰硅烯的储氢机制与电荷转移诱导的静电相互作用和轨道杂化作用有关.研究结果可为Li修饰硅烯在未来氢存储领域的应用提供理论指导.

English Abstract

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