近年來,化石能源的使用所帶來的環(huán)境問題日益突出。氫氣具有含量豐富,清潔可再生等優(yōu)良特點,有望替代化石能源,成為未來最主要的新型能源燃料。氫氣作為新能源投入實際應用面臨的最大困難是如何安全有效的進行氫氣的存儲。尋找合適的儲氫材料成為近年來的研究熱點之一。石墨烯等二維材料具有質量輕,比表面積大的優(yōu)點,是有巨大發(fā)展前景的儲氫材料。當然純石墨烯是無法用來儲氫的,因為它與氫氣分子間僅存在物理吸附,吸附能過低不利于氫氣的存儲。已有研究發(fā)現(xiàn)通過Li,Ca,Ti等金屬原子修飾的石墨烯對氫氣的吸附能有顯著提高。然而用來修飾石墨烯的金屬原子在其表面很容易形成團簇,又極大的影響了氫氣的存儲,也不利于提高儲氫質量比。最近,硼烯作為一種新型的二維材料在實驗室超高真空環(huán)境下被成功制備。本文采用第一性原理密度泛函理論研究了金屬原子以及氫氣在硼烯表面的吸附,研究表明純硼烯對氫氣的吸附能較低,屬于物理吸附。但是Li和Ca原子卻可以被穩(wěn)定吸附在硼烯表面且不容易形成團簇。同時,經(jīng)過Li/Ca修飾的硼烯對氫氣的吸附能力顯著增強,可以大量吸附氫氣分子,儲氫質量比高達10%。并且,Li/Ca修飾的硼烯對氫氣的吸附能大約為0.2 ... 

【文章頁數(shù)】：49 頁

【學位級別】：碩士

【文章目錄】：
摘要
Abstract
第1章 緒論
    1.1 氫能源與化石能源
        1.1.1 氫能經(jīng)濟
        1.1.2 氫氣的制備
    1.2 氫氣的存儲方法
    1.3 低維儲氫材料的研究
    1.4 本文的研究目標、研究內容與研究意義
第2章 理論計算方法
    2.1 計算物理簡介
    2.2 多粒子體系的薛定諤方程
        2.2.1 絕熱近似
        2.2.2 單電子近似
    2.3 密度泛函理論
        2.3.1 Thomas-Fermi-Diarc模型
        2.3.2 Hohenberg-Kohn定理
        2.3.3 Kohn-sham方程
    2.4 交換關聯(lián)泛函
        2.4.1 局域密度近似
        2.4.2 廣義梯度近似
    2.5 計算軟件簡介
        2.5.1 VASP軟件包
        2.5.2 Materials Studio
第3章 硼烯儲氫性能的研究
    3.1 引言
    3.2 計算方法
    3.3 硼烯的幾何結構與電子結構
    3.4 氫氣分子在硼烯表面的吸附
    3.5 本章小結
第4章 金屬原子修飾的硼烯儲氫性能的研究
    4.1 引言
    4.2 計算方法
    4.3 金屬原子在硼烯表面的吸附
    4.4 Li/Ca修飾的硼烯的幾何結構與電子結構
    4.5 Li/Ca修飾的硼烯儲氫性能的研究
        4.5.1 氫氣分子在Li修飾的硼烯表面的吸附
        4.5.2 氫氣分子在Ca修飾的硼烯表面的吸附
        4.5.3 Li/Ca修飾的硼烯的儲氫質量比
    4.6 本章小結
第5章 Li修飾的帶缺陷的硼烯儲氫性能的研究
    5.1 引言
    5.2 計算方法
    5.3 帶缺陷的硼烯的結構
    5.4 氫氣分子在帶缺陷的硼烯表面的吸附
    5.5 Li修飾的帶缺陷的硼烯的儲氫性能的研究
        5.5.1 Li原子在帶缺陷的硼烯表面的吸附
        5.5.2 氫氣分子在Li修飾的帶缺陷的硼烯表面的吸附
    5.6 本章小結
第6章 總結與展望
參考文獻
在讀期間發(fā)表的學術論文及研究成果
致謝


【參考文獻】：
期刊論文
[1]計算物理學簡介[J]. 宮野.  大學物理. 1997(03)



本文編號：3689151