數理學院材料結構設計團隊在New J. Phys.上發表研究成果

發布時間:2022-09-15 審核人:吳鳳庭 編輯:向文容 瀏覽次數:

近日,國際著名物理學綜合期刊新物理學報New Journal of Physics(New. J.Phys.)在線發表了我校數理學院“材料結構設計”團隊題為“The structure of anionic NbHn- (n = 2–15) clusters and their maximum hydrogen capacity”的研究成果。論文主要關注了陰離子鈮吸附氫原子的結構演變和電子性質,并結合數值重整化群和密度泛函理論方法對結構進行優化。團隊廖艷華博士為論文的第一作者,湖北理工學院為第一單位。

清潔能源資源的開發和利用符合能源發展的軌跡,對建立可持續的能源系統、碳達峰和碳中和目標的達成以及我國發展產生深遠影響。近年來,全球變暖、環境惡化等問題的出現讓人們深刻意識到需要更多新的清潔能源來替換化石能源以改變現狀。氫能源作為可替代燃料的清潔能源受到高度關注,但氫能源在存儲和運輸中的一系列安全問題尚待解決??紤]到鈮元素具有良好的耐腐蝕性和吸附氫元素性能,團隊立足儲氫材料結構設計,采用粒子群優化算法的晶體結構預測技術,獲得陰離子團簇NbHn-(n = 2?15)的所有幾何結構;通過數值重整化群和密度泛函理論研究發現:由于鈮原子的4d軌道和氫原子的s軌道之間的相互作用,NbHn-團簇在吸附12個氫原子后結構趨于穩定,此時團簇具有11.5wt%的高儲氫容量;跟蹤團簇基態下鈮原子上的自然電荷的轉移,發現鈮原子吸附的氫原子的能力與鈮氫元素間的電荷轉移有關。研究結果為鈮元素的陰離子團簇幾何結構和電子性質提供了新的見解,為儲氫材料的研發提供了新的方向。后期,團隊將圍繞設計具有抗腐蝕性功能涂層的金屬團簇開展理論上的結構設計和實驗研究。

據悉,New Journal of Physics期刊成立于1998年,是英國皇家物理學會(IOP)旗下著名物理學雜志,也是影響因子較高和物理學領域較為重要的綜合類物理期刊之一。數理學院“材料結構設計”團隊成立于2020年10月,現有博士教師5人,近兩年來,圍繞材料微結構設計方向已發表SCI檢索論文14篇。(通訊員 郭小燕)

文章鏈接:https://iopscience.iop.org/article/10.1088/1367-2630/ac63db