近日，我学院青年教师张宁宁在二维材料的储氢应用方面取得新研究进展。张宁宁等人研究了碳氮基和硼氮基二维材料在储氢领域的应用潜能，研究成果相继在期刊 Applied Physics Letters和International Journal of Hydrogen Energy上发表。

氢能是一种可持续的绿色能源，温和条件下储氢密度低是氢能发展的瓶颈之一，高容量、快速吸附、稳定易再生是储氢材料的发展目标。自石墨烯被发现之后，由于其优异的结构特征和电子性质，原子厚度的二维材料被广泛应用于储氢领域。张宁宁等人对具有纳米介孔的g-C₆N₇和h-BN单层的储氢性能进行了理论研究。研究发现，纳米介孔的g-C₆N₇和h-BN单层对氢分子的吸附能皆小于0.1 eV，并不具有良好的储氢性能，不能直接作为储氢材料。而Mg修饰的g-C₆N₇（Mg@g-C₆N₇）单层可作为高容量的储氢材料，Mg@g-C₆N₇单层可吸附10个H₂且具有10 wt%的质量储氢容量；研究还发现，Mg²⁺ 与第1至第4个H₂分子中的H之间存在轨道相互作用和静电相互作用，而只有强静电相互作用使第5至第10个H₂分子结合到Mg²⁺阳离子上。同时，对超碱团簇OLi₃修饰的单层六方氮化硼（OLi₃@BN）的储氢性能的研究发现，O-B键足够强，使得超碱团簇OLi₃锚定在单层h-BN衬底上；H原子与Li⁺之间的弱轨道相互作用和静电相互作用使得单层2(OLi₃)@BN可吸附16个H₂分子，质量储氢量高达9.67 wt%；最后，研究了温度和压力对16H₂-2(OLi₃)@BN稳定性的影响，发现16H₂-2(OLi₃)@BN体系在室温、微压下稳定。两项研究结果表明，Mg@g-C₆N₇和OLi₃@h-BN单层皆是很有前途的储氢材料。

论文链接：

https://doi.org/10.1063/5.0159978

https://doi.org/10.1016/j.ijhydene.2023.06.280;