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俄羅斯伊爾庫茨克國立研究技術(shù)大學(xué)I.K. Petrushenko等--雙原子分子在含氮多孔石墨烯上的吸附:理論見解
       利用一系列理論方法研究了三種雙原子分子(H2、CO和HF)在石墨烯和最近合成的N-摻雜多孔石墨烯(4N-石墨烯)上的物理吸附,揭示了它們非共價相互作用的特點(diǎn)。氫分子的吸附顯示4N-石墨烯的相互作用能(Eint)約為原始石墨烯的兩倍。同時,CO分子在4N石墨烯上的物理吸附的Eint值也明顯增強(qiáng)。HF分子具有最顯著的優(yōu)勢。我們將近十倍的增強(qiáng)與四分叉鍵的出現(xiàn)聯(lián)系起來。從頭計(jì)算的分子動力學(xué)模擬表明,T=77 K時,在整個模擬過程中,CO和HF分子保持在接近孔隙的位置。它證實(shí)了4N-石墨烯作為儲氣候選材料的潛在用途。本研究觀察了前瞻性模型系統(tǒng),可以提出一種簡單的方法來描述石墨烯基吸附劑摻雜孔隙區(qū)域發(fā)生的復(fù)雜情況。
 
  
圖1. 該論文中研究的兩種吸附劑(頂部)和三種吸附分子(底部)。色碼:深紅色-電子積累,深藍(lán)色-電子耗盡。原子色碼:氫-白色,氧-紅色,碳-鉆石綠色,氟-淡紅色,氮-藍(lán)色。
 
 
圖2. (A)H2@石墨烯(水平吸附);(B)H2@石墨烯(垂直吸附);(C)H2@4N-石墨烯(水平吸附),(D)H2@4N-石墨烯(垂直吸附)。插圖顯示Eint與d曲線接近最小值。
 

圖3. (A)CO@石墨烯(水平吸附);(B)CO@石墨烯(垂直吸附,O-down);(C)CO@石墨烯(垂直吸附,C-down)。(D)CO@4N-石墨烯(水平吸附);(E)CO@4N-石墨烯(垂直吸附,O-down);(F)CO@4N-石墨烯(垂直吸附,C- down)。插圖顯示Eint與d曲線接近最小值。
 

圖4. (A)HF@石墨烯(水平吸附);(B)HF@石墨烯(垂直吸附,H-down);(C)HF@石墨烯(垂直吸附,F(xiàn)-down)。(D)HF@4N-石墨烯(水平吸附);(E)HF@4N-石墨烯(垂直吸附,H-down);F-HF@4N-石墨烯(垂直吸附,F(xiàn)-down)。插圖顯示Eint與d曲線接近最小值。
 

圖5. HF@石墨烯和HF@4N-石墨烯石墨烯復(fù)合物的IGM等值面(isovalue=0.001)。綠色等值面表示范德華相互作用,藍(lán)色-強(qiáng)吸引相互作用。原子色碼:鉆石綠-碳,白色-氫,藍(lán)色-氮,淺紅色-氟。
 

圖6. 研究系統(tǒng)的電子密度差(EDD)。紅色波瓣表示電子密度增加;藍(lán)色波瓣表示電子密度的損失。原子色碼:黃色-碳,藍(lán)色-氮,淺藍(lán)色-氫,紅色-氧,淺棕色-氟。

       相關(guān)研究成果由俄羅斯伊爾庫茨克國立研究技術(shù)大學(xué)I.K. Petrushenko等人于2021年發(fā)表在Surfaces and Interfaces (https://doi.org/10.1016/j.surfin.2021.101446)上。原文:Adsorption of diatomic molecules on nitrogenated holey graphene: Theoretical insights。

轉(zhuǎn)自《石墨烯研究》公眾號

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