中美科學家合作發現一種可能的新儲氫材料：C60+Ca

近日
，中科院物理所/北京凝聚態物理國家實驗室博士生楊身園與導師王恩哥及美國橡樹嶺國家實驗室的張振宇等人合作
，發現了一種可能的新儲氫材料：C60+Ca。有關成果發表在Phys. Rev. Lett. 100, 206806 (2008)上，並立即被Virtual Journal of Nanoscale Science & Technology轉載。

　　在(zai)過(guo)去(qu)十(shi)年(nian)間(jian)，碳(tan)基(ji)納(na)米(mi)材(cai)料(liao)是(shi)一(yi)種(zhong)備(bei)受(shou)關(guan)注(zhu)的(de)潛(qian)在(zai)儲(chu)氫(qing)材(cai)料(liao)。但(dan)是(shi)
，氫(qing)分(fen)子(zi)在(zai)碳(tan)材(cai)料(liao)表(biao)麵(mian)的(de)物(wu)理(li)吸(xi)附(fu)太(tai)弱(ruo)
，不(bu)滿(man)足(zu)常(chang)溫(wen)常(chang)壓(ya)的(de)實(shi)際(ji)應(ying)用(yong)要(yao)求(qiu)。為(wei)了(le)提(ti)高(gao)氫(qing)分(fen)子(zi)在(zai)碳(tan)材(cai)料(liao)表(biao)麵(mian)的(de)吸(xi)附(fu)能(neng)，人(ren)們(men)提(ti)出(chu)了(le)多(duo)種(zhong)方(fang)法(fa)修(xiu)飾(shi)碳(tan)材(cai)料(liao)。例(li)如(ru)

，在(zai)表(biao)麵(mian)覆(fu)蓋(gai)3d過渡金屬或堿金屬，替代摻雜輕元素，帶電等。但每種方法都存在著弊端或不足。

　　物(wu)理(li)所(suo)博(bo)士(shi)生(sheng)楊(yang)身(shen)園(yuan)與(yu)導(dao)師(shi)王(wang)恩(en)哥(ge)及(ji)美(mei)國(guo)橡(xiang)樹(shu)嶺(ling)國(guo)家(jia)實(shi)驗(yan)室(shi)的(de)張(zhang)振(zhen)宇(yu)等(deng)人(ren)，利(li)用(yong)第(di)一(yi)性(xing)原(yuan)理(li)計(ji)算(suan)研(yan)究(jiu)了(le)輕(qing)堿(jian)土(tu)金(jin)屬(shu)覆(fu)蓋(gai)的(de)富(fu)勒(le)烯(xi)的(de)儲(chu)氫(qing)性(xing)質(zhi)。他(ta)們(men)首(shou)先(xian)發(fa)現(xian)鈣(gai)和(he)鍶(si)在(zai)C60上吸附很強，可以均勻地覆蓋在C60表麵上，形成M32C60。它們之間的相互作用機製與金屬未占據的d軌道有關。鈹和鎂沒有可利用的d軌道，因此與C60的相互作用很弱。其次，鈣、鍶與C60間的電荷轉移在表麵附近產生一個強電場，能夠極化氫分子
，使得氫分子的吸附能分別達到0.4和0.2 eV/H2
，非常適於實際應用。第三，在Ca32C60上可吸附至少92個氫分子，由於鈣質量較輕，最後的儲氫質量百分比達到8.04 wt%。綜合以上三個因素，他們認為鈣優於以前研究的所有覆蓋在C60表麵上的金屬。 該成果得到了國家自然科學基金委“創新研究群體”基金及中國科學院的資助。