关于碱金属（铯）掺杂的$C_{60}$上增强氢吸附和H2分子量子性对物理吸附能的影响
摘要：碳基材料的物理吸附储氢受到低吸附能的限制。在过去的十年中，用碱金属、碱土金属或其他金属原子掺杂碳材料被提出作为增强吸附能的一种方法，并且一些实验证明了有希望的结果。通过分析离子丰度中的异常现象来研究超低温氦纳米液滴中生长的$C_{60}Cs$团簇的储氢容量的上界，这些异常现象表明氢吸附壳层的壳闭合。在裸$C_{60}^+$上，先前的实验确定了一个与32个$H_2$分子匹配的相。掺杂一个铯原子的$C_{60}$导致前10个$H_2$分子的相对离子丰度增加，且匹配相的闭合从32个$H_2$分子移动到42个$H_2$分子。密度泛函理论计算表明，存在13个能量增强的吸附位点，其中6个位于Cs和$C_{60}$之间的凹槽，7个位于铯原子处。我们强调氢分子的量子性质对吸附能的巨大影响，即在哈蒙德零点修正下，$(H_2)C_{60}Cs$的吸附能降低约50\%，$(H_2)C_{60}$的吸附能降低最多80\%，这代表了振动基态对解离能（$D_e$到$D_0$）修正的上限。吸附在底物上的$H_2$的五个自由模态，主要对吸附能的大幅降低起到贡献。对苯中的吸附的$H_2$也有类似的效应，并且预计在任何其他弱$H_2$结合底物中也会发现这种效应。
作者：Alexander Kaiser, Michael Renzler, Lorenz Kranabetter, Matthias Schw"arzler, Rajendra Parajuli, Olof Echt, Paul Scheier
论文ID：1701.05336
分类：Atomic and Molecular Clusters
分类简称：physics.atm-clus
提交时间：2017-01-20