Теоретическое исследование геометрической и электронной структуры неуглеродных фуллеренов состава Me₃₀B₆₀ {Me=Ti,Sc}, а также адсорбции водорода на их поверхности

Abstract

С помощью ab-initio расчетов методом DFT исследован новый класс материалов металлдиборидные фуллерены Me₃₀B₆₀, где в качестве металла выступают Ti и Sc. Рассмотрена возможность использования их в качестве аккумуляторов водорода. Показано, что каждый атом металла в фуллерене может удерживать до двух молекул водорода, при этом энергия связывания находится в желаемых значениях 0,2-0,4 эВ/(молек H₂), а содержание водорода соответствует величине массовой концентрации 5,4-5,6 %. Установлено, что фуллерены Sc₃₀B₆₀ образуют кристалл с молекулярными связями, а кристалл Ti₃₀B₆₀ образован ковалентными связями между молекулами отдельных фуллеренов.

Electronic and geometric structure of Me₃₀B₆₀ {Me=Ti,Sc} noncarbon fullerenes is investigated by DFT calculations. The hydrogen adsorption values on the fullerene surfaces are calculated. It is shown that every metal atom in the fullerene can hold up to 2 hydrogen molecules. At that the value of the hydrogen adsorption energy is contained inside desirable interval 0.2-0.4 eV/(molecule H₂) and the total amount of the hydrogen correspond to 5.4-5.6%(mass.). It is established that Sc₃₀B₆₀ fullerenes form the molecular crystal, but Ti₃₀B₆₀ fullerenes form the covalent crystal structures.