Сибирский федеральный университет

Физисорбция молекулярного водорода внутри пор углеродных наноматериалов – известный и хорошо зарекомендовавший себя метод накопления водорода. В данной работе мы исследуем теоретическими методами проблему введения водорода внутрь одностенных углеродных нанотрубок (ОУНТ), которые могут рассматриваться как модельные поры цилиндрической формы. Для изучения взаимодействия молекулярного H2 с ОУНТ были использованы расчеты методом функционала плотности (DFT), в рамках теории возмущений (SAPT0), а также трехмерная визуализация нековалентных взаимодействий в рамках независимой градиентной модели (IGM). Установлено, что максимальные значения энергии взаимодействия (Eint) соответствуют адсорбции водорода в ОУНТ меньшего диаметра. С помощью разложения энергии Eint на физически значимые компоненты было определено, что дисперсионные взаимодействия (Edisp) вносят доминирующий вклад в энергию притяжения между молекулами H2 и ОУНТ. Вторым по значимости вкладом является электростатический (Eel), в то время как индукционные взаимодействия (Eind) вносят незначительный вклад в энергию взаимодействия. Введение молекул водорода внутрь изучаемых ОУНТ было безбарьерным. Мы полагаем, что полученные результаты важны для дальнейшего изучения и разработки новых пористых углеродных материалов для хранения водорода