利用一系列理論方法研究了三種雙原子分子（H
2、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。氫分子的吸附顯示4N-石墨烯的相互作用能（E
int）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E
int值也明顯增強。HF分子具有最顯著的優勢。我們將近十倍的增強與四分叉鍵的出現聯系起來。從頭計算的分子動力學模擬表明，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，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域發生的復雜情況。
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-藍色。
圖2. （A）H
2@石墨烯（水平吸附）；（B）H
2@石墨烯（垂直吸附）；（C）H
2@4N-石墨烯（水平吸附），（D）H
2@4N-石墨烯（垂直吸附）。插圖顯示E
int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E
int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-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-down）。插圖顯示E
int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，藍色-強吸引相互作用。原子色碼：鉆石綠-碳，白色-氫，藍色-氮，淺紅色-氟。
圖6. 研究系統的電子密度差（EDD）。紅色波瓣表示電子密度增加；藍色波瓣表示電子密度的損失。原子色碼：黃色-碳，藍色-氮，淺藍色-氫，紅色-氧，淺棕色-氟。
相關研究成果由俄羅斯伊爾庫茨克國立研究技術大學I.K. Petrushenko等人于2021年發表在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。
轉自《石墨烯研究》公眾號
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