Ab initio studies of hydrogen physisorption on clear and Li-doped carbon nanotubes

Для оценки влияния на адсорбцию водорода таких факторов, как кривизна поверхности и присутствие атомов примеси, в данной работе рассматривалась адсорбция молекул H$_2$ на внутренней и внешней поверхностях чистых и легированных литием углеродных нанотрубок разного радиуса. Численные эксперименты проводились в пакете SIESTA в двух приближениях для обменно-корреляционного потенциала: GGA и LDA. Моделирование адсорбции водорода на поверхности чистых нанотрубок показало, что только при внутренней адсорбции водорода в УНТ (5,5) энергии связи попадают в диапазон 300–400 мэВ/(молекулу H$_2$), обеспечивающий эффективность циклов сорбции/десорбции газа, но это соответствует слишком малым массовым долям H$_2$ — до 1,6 %. Легирование литием позволяет увеличить энергию адсорбции молекулы водорода на 30–100 мэВ, при этом энергия внешней адсорбции возрастает в 2–3 раза. Однако требуемый интервал энергий может быть достигнут только при внутренней адсорбции на достаточно тонких трубках (5,5) и (7,7).