（本網(wǎng)訊）近日，國(guó)際頂級(jí)期刊《自然》子刊《NatureCommunications》(IF=16.6)刊發(fā)了我校新能源科學(xué)與技術(shù)研究院青年教師高勇關(guān)于非裂解型化學(xué)吸附碳基單原子固態(tài)儲(chǔ)氫材料的最新研究成果。論文題目為：“Experimentally validated design principles of heteroatom-doped-graphene-supported calcium single-atom materials for non-dissociative chemisorption solid-state hydrogen storage”。（論文DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45082-9）

非裂解型化學(xué)吸附固態(tài)儲(chǔ)氫材料能夠同時(shí)兼具化學(xué)反應(yīng)型儲(chǔ)氫材料（例如MgH₂，LiBH₄等）高儲(chǔ)氫密度以及物理吸附型儲(chǔ)氫材料（例如多孔碳，石墨烯等）優(yōu)異的動(dòng)力學(xué)性能的雙重優(yōu)點(diǎn)。但是，當(dāng)前的固態(tài)儲(chǔ)氫理論無(wú)法在原子和電子水平上指導(dǎo)非裂解型固態(tài)儲(chǔ)氫材料的設(shè)計(jì)去滿足氫氣存儲(chǔ)的需求。

本研究通過(guò)理論觸動(dòng)、實(shí)驗(yàn)推動(dòng)、雙向互動(dòng)的研究策略，通過(guò)量子計(jì)算、理論分析和實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證系統(tǒng)地解決了上述問(wèn)題。在國(guó)際上首次提出了實(shí)驗(yàn)證實(shí)的雜原子摻雜石墨烯負(fù)載的鈣（Ca）單原子非裂解型固態(tài)儲(chǔ)氫材料的廣義設(shè)計(jì)原理,開(kāi)創(chuàng)碳基固態(tài)儲(chǔ)氫材料設(shè)計(jì)理論的先河，為固態(tài)儲(chǔ)氫材料的研究提出了新的思路，具有一定的啟發(fā)性意義。

本研究是國(guó)際上首次提出非裂解型化學(xué)吸附碳基單原子儲(chǔ)氫材料儲(chǔ)氫的“能級(jí)填充理論”并得到了實(shí)驗(yàn)證實(shí)，指導(dǎo)材料設(shè)計(jì)；也是國(guó)際上首次提出雜原子摻雜石墨烯支撐的鈣單原子儲(chǔ)氫材料設(shè)計(jì)過(guò)程中的本征描述符Φ，并從電子層面給出了描述符本質(zhì)的解釋；同時(shí)設(shè)計(jì)實(shí)驗(yàn)制備出、測(cè)試、表征最終對(duì)提出的理論進(jìn)行了驗(yàn)證；并提出了非裂解型化學(xué)吸附碳基單原子儲(chǔ)氫材料的廣義設(shè)計(jì)原理。

原文鏈接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45082-9

文、圖：高勇  審核：李穎  編輯：楊笑