单层石墨烯表面钠原子吸附行为的第一性原理

单层石墨烯表面钠原子吸附行为的第一性原理

论文摘要

构建了3种典型的石墨烯吸附钠原子模型(NaxC72(1≤x≤7)),采用密度泛函理论对其进行了系统计算,研究了最低能量构型的吸附能、平均电压、重叠布居以及原子布居、电荷密度差分、电子局域密度和态密度等性质。通过吸附能确定石墨烯表面最可能的钠原子吸附形式,当钠原子吸附数量x<5时,钠原子优先以双面吸附的形式吸附于石墨烯表面;当x≥5时,钠原子以团簇的形式吸附于石墨烯表面。平均电压计算结果表明,随着x的增加,平均电压先降低后出现升高趋势,对应x=4时石墨烯吸附钠的最大容量达124 mAh/g。电荷密度差分、电子局域密度及Mulliken布居分析表明,临近石墨烯表面的钠原子3s电子转移至石墨烯的反键π轨道,钠原子和碳原子之间形成弱离子键,距离石墨烯表面较远的钠原子3s电子与周围钠原子共享,钠原子之间形成金属键。态密度计算结果表明,随着x的增加,NaxC72(1≤x≤7)的费米能级向石墨烯反键π轨道移动,导电性增强。

论文目录

  • 1 前言
  • 2 计算方法与模型
  •   2.1 计算方法
  •   2.2 石墨烯表面吸附钠原子模型 (NaxC72 (1≤x≤7) )
  • 3 结果与讨论
  •   3.1 最低吸附能与平均电压轮廓图
  •   3.2 电子结构分析
  • 4 结论
  • 文章来源

    类型: 期刊论文

    作者: 孙闻,杨绍斌,沈丁,董伟

    关键词: 钠离子电池,石墨烯,钠团簇,负极材料

    来源: 新型炭材料 2019年02期

    年度: 2019

    分类: 工程科技Ⅰ辑,工程科技Ⅱ辑

    专业: 化学,电力工业

    单位: 辽宁工程技术大学材料科学与工程学院

    基金: 国家自然科学基金(51274119)~~

    分类号: O647.3;TM912

    DOI: 10.19869/j.ncm.1007-8827.2019.02.002

    页码: 146-152

    总页数: 7

    文件大小: 2917K

    下载量: 257

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