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纳米石墨烯表面（晕苯）上氢原子的吸附能、共吸附及扩散势垒的计算，以及H?的形成

DOI：10.1002/qua.25893 期刊：International Journal of Quantum Chemistry 出版年份：2019 更新时间：2025-09-23 15:22:29
摘要： 采用DFT-D方法研究了正、间、对位顺式氢二聚体在晕苯（纳米石墨烯）中心环与边缘环上的吸附与扩散行为，并考虑了不同自旋多重度。针对邻位与对位位置计算了氢分子形成（Langmuir-Hinshelwood机制）的吸附能、共吸附能、扩散势垒及反应势垒。氢原子的吸附会提升另一氢原子的吸附能（共吸附效应）。最稳定的二聚体是氢原子吸附于氢化边缘位点的情况。当氢原子间隔奇数个化学键时（M=1自旋多重度），其共吸附能（及扩散势垒）高于间隔偶数个化学键的情况。氢分子更易在边缘-边缘位点与边缘-中心位点形成，但在邻位氢化边缘位点上能量上不利。对于M=3情况，由于氢原子脱附现象，未观察到氢分子形成。
作者： Morella Sánchez，Fernando Ruette
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研究概述 实验方案 设备清单

研究目的

采用含色散校正的密度泛函理论研究纳米石墨烯表面（晕苯）上氢原子的吸附能、共吸附、扩散势垒以及H2的形成。

研究成果

最稳定的氢二聚体位于M=1的加氢边缘位点。共吸附能稳定体系，且间位到邻位/对位的扩散势垒更低。H2的形成在边缘和中心位点可行，但在M=1的加氢边缘位点不可行，对于M=3则因脱附而未观察到。边界位点在H2形成中起关键作用，多环芳烃尺寸影响反应势垒。

研究不足

该研究仅限于计算模型（晕苯和超晕苯），可能无法完全代表扩展的石墨烯表面。势垒计算中固定坐标的选择会影响结果，且更强调纳米石墨烯的边缘效应而非体相性质。未包含实验验证。

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