近日，国际顶级期刊《自然》子刊《NatureCommunications》(IF=16.6)刊发了我校新能源科学与技术研究院青年教师高勇关于非裂解型化学吸附碳基单原子固态储氢材料的最新研究成果。论文题目为：“Experimentally validated design principles of heteroatom-doped-graphene-supported calcium single-atom materials for non-dissociative chemisorption solid-state hydrogen storage”。（论文DOI：https://doi.org/10.1038/s41467-024-45082-9）
非裂解型化学吸附固态储氢材料能够同时兼具化学反应型储氢材料（例如MgH2，LiBH4等）高储氢密度以及物理吸附型储氢材料（例如多孔碳，石墨烯等）优异的动力学性能的双重优点。但是，当前的固态储氢理论无法在原子和电子水平上指导非裂解型固态储氢材料的设计去满足氢气存储的需求。
本研究通过理论触动、实验推动、双向互动的研究策略，通过量子计算、理论分析和实验验证系统地解决了上述问题。在国际上首次提出了实验证实的杂原子掺杂石墨烯负载的钙（Ca）单原子非裂解型固态储氢材料的广义设计原理,开创碳基固态储氢材料设计理论的先河，为固态储氢材料的研究提出了新的思路，具有一定的启发性意义。
本研究是国际上首次提出非裂解型化学吸附碳基单原子储氢材料储氢的“能级填充理论”并得到了实验证实，指导材料设计；也是国际上首次提出杂原子掺杂石墨烯支撑的钙单原子储氢材料设计过程中的本征描述符Φ，并从电子层面给出了描述符本质的解释；同时设计实验制备出、测试、表征最终对提出的理论进行了验证；并提出了非裂解型化学吸附碳基单原子储氢材料的广义设计原理。
原文链接：https://www.nature.com/articles/s41467-024-45082-9
文、图：高勇 审核：李颖 编辑：杨笑
