摘要 受到氢 (H2) 作为现有能源的清洁替代的承诺的启发，我们在最近设计的二维 C 4 N 单层上采用了自旋极化密度泛函理论计算，作为一种有前途的 H 2 存储材料。通过第一性原理 DFT 计算，我们全面研究了原始、有缺陷和金属掺杂的 C 4 N 纳米片的几何和电子特性，并进一步探索了它们的 H 2 存储特性。我们发现轻金属掺杂剂如 Li、Na、K、Mg 和 Ca 与 C 4 N 纳米片上的缺陷强烈结合，每个掺杂剂的结合能为 3-4 eV。这些结合能足以超过金属簇。金属掺杂的 C 4 N 纳米片的热稳定性已通过从头算分子动力学模拟得到进一步验证。通过Bader分析和Roby-Gould方法研究了金属掺杂剂与C 4 N纳米片​​的键合性质，并通过状态密度研究了电子特性。我们发现金属掺杂的 C 4 N 纳米片中的每个掺杂剂可以结合多达五个 H 2 分子，吸附能范围在 0.15 到 0.60 eV/H 2 之间，这导致了最佳的 H 2 存储容量。最后，我们采用热力学分析来研究实际操作条件下的 H 2 吸附/解吸机制。我们发现金属掺杂的 C 4 N 纳米片中的每个掺杂剂可以结合多达五个 H 2 分子，吸附能范围在 0.15 到 0.60 eV/H 2 之间，这导致了最佳的 H 2 存储容量。最后，我们采用热力学分析来研究实际操作条件下的 H 2 吸附/解吸机制。我们发现金属掺杂的 C 4 N 纳米片中的每个掺杂剂可以结合多达五个 H 2 分子，吸附能范围在 0.15 到 0.60 eV/H 2 之间，这导致了最佳的 H 2 存储容量。最后，我们采用热力学分析来研究实际操作条件下的 H 2 吸附/解吸机制。



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