钙修饰石墨炔（Ca-GY）的储氢性能研究：第一性原理计算揭示8.20 wt%高容量储氢材料

本综述通过第一性原理计算系统研究了钙修饰石墨炔（γ-GY）的储氢性能。研究发现Ca原子最优吸附位点为T1位点，4Ca-GY体系可稳定吸附20个H2分子，平均吸附能达-0.133 eV，储氢质量比高达8.20 wt%（远超美国能源部DOE 6.5 wt%标准），表明钙修饰石墨炔是一种极具潜力的新型储氢材料。

　　

Highlight

(1) 吸附在T₁位点的Ca-GY体系能量最稳定，该状态下石墨炔对钙原子的吸附能达到最大值-1.613 eV，原子间距最短（1.57 ?），可稳定吸附三个氢分子。

(2) 对于2Ca-GY体系，当两个钙原子位于同一侧两个不同T₁位点时吸附模式最优，此时体系可吸附八个氢分子，平均吸附能为-0.171 eV/H₂，储氢质量比达5.56 wt%。

(3) 3Ca-GY体系最优构型为三个钙原子分布于同一侧三个T₁位点，可吸附十三个氢分子，平均吸附能-0.152 eV/H₂，储氢质量比7.06 wt%。

(4) 4Ca-GY体系可稳定吸附二十个氢分子，平均吸附能-0.133 eV/H₂，储氢质量比高达8.20 wt%，显著超越DOE标准。

Conclusion

• 钙原子在T₁位点的吸附构型最稳定，吸附能达-1.613 eV，原子间距1.57 ?，可吸附三个氢分子

• 双钙原子体系在同侧T₁位点吸附时，储氢量达八个分子，质量比5.56 wt%

• 三钙原子体系储氢量提升至十三个分子，质量比7.06 wt%

• 四钙原子修饰体系实现二十个氢分子吸附，质量比8.20 wt%，平均吸附能-0.133 eV/H₂，成为理想储氢材料