氮化鋁基納米團簇儲氫性質(zhì)和機理的第一性原理研究.pdf

1、在煤、石油、天然氣等能源日益枯竭的情況下，研究和開發(fā)利用可再生能源成為能源研究的熱點，氫能由于其清潔、豐富、高效成為一種理想的替代能源。
　　氫能經(jīng)濟發(fā)展的關鍵技術難題之一就是氫能的儲存，儲氫希望達到兩個目標:一是儲存氫氣緊密程度高;二是儲放氫可逆性能好。因此，我們研究工作的重點在于研究和設計出理想的氮化鋁基儲氫材料，以及研究其儲氫性質(zhì)和微觀機制。
　　主要內(nèi)容如下:
　　采用密度泛函理論(DFT)下的廣義梯度近似(G

2、GA)，對Li原子修飾的(AlN)n(n=12，24，36)納米籠的儲氫性質(zhì)和微觀機制進行了系統(tǒng)的研究。結果發(fā)現(xiàn)，當每個Al原子吸附一個H2分子，(AlN)n(n=12，24，36)納米籠結合H2分子的平均吸附能分別為0.189、0.154、0.144 eV/H2，儲氫的質(zhì)量密度均為4.7wt.％。同時發(fā)現(xiàn)，Li原子可以牢固的結合在(AlN)n(n=12，24，36)納米籠表面的N原子上而沒有發(fā)生團化效應，H2分子的極化和Li的2p軌道

3、與H的s軌道的雜化，使得每個Li原子能夠吸附2個H2分子，平均結合能分別為0.145、0.154、0.102 eV/H2。因此，Li原子修飾的(AlN)n(n=12，24，36)納米籠儲氫質(zhì)量密度高達7.7 wt.％，接近美國能源部(DOE)2015年儲氫質(zhì)量密度為9wt.％的目標，而且H2分子的平均結合能在0.1-0.2 eV/H2的范圍內(nèi)，有利于常溫環(huán)境下的儲存釋放氫。當兩個Lin-(AlN)n(n=12，24，36)納米籠發(fā)生相互