Hydrogen atom/molecule adsorption on 2D metallic porphyrin: A first-principles study

物理吸附 化学 化学吸附 氢气储存 吸附 过渡金属 分子 金属 氢原子 化学物理 物理化学 无机化学 催化作用 有机化学 烷基
作者
Raphael M. Tromer,Isaac M. Félix,Levi C. Felix,Leonardo D. Machado,Cristiano F. Woellner,Douglas S. Galvão
出处
期刊:Chemical Physics [Elsevier BV]
卷期号:577: 112142-112142 被引量:1
标识
DOI:10.1016/j.chemphys.2023.112142
摘要

Hydrogen is a promising element for applications in new energy sources like fuel cells. One key issue for such applications is storing hydrogen. And, to improve storage capacity, understanding the interaction mechanism between hydrogen and possible storage materials is critical. This work uses DFT simulations to comprehensively investigate the adsorption mechanism of H/H2 on the 2D metallic porphyrins with one transition metal in its center. Our results suggest that the mechanism for adsorption of H (H2) is chemisorption (physisorption). The maximum adsorption energy for atomic hydrogen was −3.7eV for 2D porphyrins embedded with vanadium or chromium atoms. Our results also revealed charge transfer of up −0.43 e to chemisorbed H atoms. In contrast, the maximum adsorption energy calculated for molecular hydrogen was −122.5 meV for 2D porphyrins embedded with scandium atoms. Furthermore, charge transfer was minimal for physisorption. Finally, we also determined that uniaxial strain has a minimal effect on the adsorption properties of 2D metallic porphyrins.

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