双空位缺陷双层石墨烯储钠性能的第一性原理研究

杨绍斌 李思南 沈丁 唐树伟 孙闻 陈跃辉

引用本文: 杨绍斌,  李思南,  沈丁,  唐树伟,  孙闻,  陈跃辉. 双空位缺陷双层石墨烯储钠性能的第一性原理研究[J]. 物理化学学报, 2017, 33(3): 520-529. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611151 shu
Citation:  YANG Shao-Bin,  LI Si-Nan,  SHEN Ding,  TANG Shu-Wei,  SUN Wen,  CHEN Yue-Hui. First-Principles Study of Na Storage in Bilayer Graphene with Double Vacancy Defects[J]. Acta Physico-Chimica Sinica, 2017, 33(3): 520-529. doi: 10.3866/PKU.WHXB201611151 shu

双空位缺陷双层石墨烯储钠性能的第一性原理研究

  • 基金项目:

    国家自然科学基金(51274119,21503039)资助项目

摘要: 采用基于密度泛函理论(DFT)的色散修正方法,研究了Na吸附和嵌入在双空位缺陷(DV)双层石墨烯(BLG)体系中的形成能、电荷转移、电极电势和扩散行为。形成能计算表明,无论单个Na原子在BLG表面吸附还是层间嵌入,均在DV空位中心处更稳定。电荷密度分布和Bader电荷计算表明Na与BLG的结合方式表现出离子性。Na嵌入DV缺陷BLG层间,缺陷浓度增加使BLG由AB堆垛向AA堆垛转变过程推迟;使Na在DV缺陷BLG的表面和层间能够稳定储钠的容量之和增至262.75 mAh·g-1,对应浓度Na与C摩尔比为2:17,储钠浓度继续增加,Na在BLG表面吸附容易产生枝晶或团簇。当层间嵌入Na原子时,表面Na原子向DV缺陷中心方向扩散能垒减小、表面Na原子沿相反方向的扩散能垒增加,DV缺陷的存在提高了BLG表面捕获Na的能力。

English

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  • 收稿日期:  2016-07-25
  • 修回日期:  2016-11-14
通讯作者: 陈斌, bchen63@163.com
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    沈阳化工大学材料科学与工程学院 沈阳 110142

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