近日，我學院青年教師張寧寧在二維材料的儲氫應用方面取得新研究進展。張寧寧等人研究了碳氮基和硼氮基二維材料在儲氫領域的應用潛能，研究成果相繼在期刊 Applied Physics Letters和International Journal of Hydrogen Energy上發表。

氫能是一種可持續的綠色能源，溫和條件下儲氫密度低是氫能發展的瓶頸之一，高容量、快速吸附、穩定易再生是儲氫材料的發展目標。自石墨烯被發現之后，由于其優異的結構特征和電子性質，原子厚度的二維材料被廣泛應用于儲氫領域。張寧寧等人對具有納米介孔的g-C₆N₇和h-BN單層的儲氫性能進行了理論研究。研究發現，納米介孔的g-C₆N₇和h-BN單層對氫分子的吸附能皆小于0.1 eV，并不具有良好的儲氫性能，不能直接作為儲氫材料。而Mg修飾的g-C₆N₇（Mg@g-C₆N₇）單層可作為高容量的儲氫材料，Mg@g-C₆N₇單層可吸附10個H₂且具有10 wt%的質量儲氫容量；研究還發現，Mg²⁺ 與第1至第4個H₂分子中的H之間存在軌道相互作用和靜電相互作用，而只有強靜電相互作用使第5至第10個H₂分子結合到Mg²⁺陽離子上。同時，對超堿團簇OLi₃修飾的單層六方氮化硼（OLi₃@BN）的儲氫性能的研究發現，O-B鍵足夠強，使得超堿團簇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H₂分子，質量儲氫量高達9.67 wt%；最后，研究了溫度和壓力對16H₂-2(OLi₃)@BN穩定性的影響，發現16H₂-2(OLi₃)@BN體系在室溫、微壓下穩定。兩項研究結果表明，Mg@g-C₆N₇和OLi₃@h-BN單層皆是很有前途的儲氫材料。

撰稿：張寧寧  編輯：弋媛  審核：王曉