金属修饰Ti_(2)N MXene吸附分解H_(2)S的第一性原理计算

摘要

通过第一性原理计算研究了Ti_(2)NO_(2) MXene对H_(2)S的吸附、分解行为. Ti_(2)NO_(2)对H_(2)S气体分子的吸附结果表明,两者之间为弱的物理吸附, Ti_(2)NO_(2)无法有效吸附H_(2)S气体.采用过渡金属(Sc、 V)修饰Ti_(2)NO_(2)的研究结果表明,Sc和V可以在Ti_(2)NO_(2)表面上稳定存在,不易发生团聚,其最稳定吸附位为N原子上方.进一步研究了Sc、 V修饰的Ti_(2)NO_(2)对H_(2)S气体分子的吸附行为,结果表明金属修饰后其吸附H_(2)S的能力明显提高.此外还发现, H_(2)S分子可以在Sc/Ti_(2)NO_(2)和V/Ti_(2)NO_(2)表面直接解离为HS^(*)和H^(*),而后HS^(*)中的H原子再与H^(*)进一步结合形成H_(2), S原子则与过渡金属成键. HS^(*)在V/Ti_(2)NO_(2)表面解离的势垒为1.69 eV,低于在Sc/Ti_(2)NO_(2)表面的2.08 eV,表明V/Ti_(2)NO_(2)有望成为吸附、分解H_(2)S气体的理想候选材料.