發(fā)布時(shí)間：2017-09-18 02:25

  本文關(guān)鍵詞：夾心型雙金屬茂合物及金屬團(tuán)簇儲(chǔ)氫性能的理論研究

  更多相關(guān)文章： 密度泛函理論 夾心型雙金屬茂合物 金屬團(tuán)簇 儲(chǔ)氫密度

【摘要】：作為一種清潔能源,氫能因其環(huán)保、熱值高、儲(chǔ)量豐富和效率高等特點(diǎn)被廣泛認(rèn)為有望取代化石燃料并緩解當(dāng)前的環(huán)境污染問題。因?yàn)閭鹘y(tǒng)的壓縮儲(chǔ)氫和低溫液化儲(chǔ)氫存在安全和成本等諸多問題,所以目前采用吸附的方式將氫氣存儲(chǔ)在固體材料之中被認(rèn)為是一種有潛力的儲(chǔ)氫方式而被寄予厚望。Kubas作用結(jié)合強(qiáng)度在物理吸附與化學(xué)吸附之間,因此能夠滿足在常溫常壓下可逆吸收-釋放氫氣的條件。然而,之前基于Kubas作用所設(shè)計(jì)的儲(chǔ)氫材料通常會(huì)同時(shí)涉及到過渡金屬的團(tuán)聚問題,從而降低了它們的儲(chǔ)氫性能。夾心型雙金屬茂合物將雙金屬夾在兩個(gè)茂環(huán)的中間形成一個(gè)相對(duì)封閉的空間,可避免金屬間的團(tuán)聚,保持了金屬的活性,從而達(dá)到理想的儲(chǔ)氫效果。本文基于密度泛函理論,首先對(duì)夾心型雙金屬茂合物Cp2TM2 (TM=V和Cr)的儲(chǔ)氫性能作了分析并得到以下兩個(gè)結(jié)論：(1)Cp_2V_2可以吸附7個(gè)H_2分子,儲(chǔ)氫密度為5.73wt%。在Cp_2V_2所吸附的H_2分子之中：第1個(gè)分子被解離成2個(gè)H原子與2個(gè)V原子形成了多中心鍵,釋放時(shí)需要比較高的溫度或者加入催化劑；其余的6個(gè)分子與2個(gè)V原子形成了準(zhǔn)分子鍵,它們達(dá)到了常溫常壓釋放的條件。(2)Cp_2Cr_2可以吸附6個(gè)H_2分子,儲(chǔ)氫密度為4.91wt%。在Cp_2Cr_2所吸附的H_2分子之中：前2個(gè)分子被解離成4個(gè)H原子與2個(gè)Cr原子形成了多中心鍵,釋放時(shí)需要比較高的溫度或者加入催化劑：其余的4個(gè)分子與2個(gè)Cr原子形成了準(zhǔn)分子鍵,它們達(dá)到了常溫常壓釋放的條件。與此同時(shí),在一個(gè)金屬團(tuán)簇的表面原子上通常有點(diǎn)位、橋位和面位三種可能的位置與氫氣進(jìn)行結(jié)合,由此看來金屬團(tuán)簇可能有較多的吸氫位置。因此,本文僅接著對(duì)團(tuán)簇Al_(15)在儲(chǔ)氫方面的特性進(jìn)行了分析�；诿芏确汉碚�,我們得到了第三個(gè)結(jié)論：(3)Al_(15)可以吸附5個(gè)H_2分子,儲(chǔ)氫密度為2.43wt%。在A115的15個(gè)原子之中：除去中心原子,只有10個(gè)原子在點(diǎn)位與被解離的H原子進(jìn)行結(jié)合,其中一個(gè)Al原子對(duì)應(yīng)吸附一個(gè)H原子；這5個(gè)被吸附的H_2分子滿足在常溫常壓下釋放的條件。
【關(guān)鍵詞】：密度泛函理論 夾心型雙金屬茂合物 金屬團(tuán)簇 儲(chǔ)氫密度
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級(jí)別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號(hào)】：O641.4
【目錄】：

• 摘要4-5
• Abstract5-10
• 第一章 緒論10-20
• 1.1 前言10-11
• 1.2 氫經(jīng)濟(jì)綜述11-13
• 1.2.1 氫能的優(yōu)勢11
• 1.2.2 氫氣的制備11-12
• 1.2.3 氫能的應(yīng)用12-13
• 1.3 儲(chǔ)氫現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 理想儲(chǔ)氫的標(biāo)準(zhǔn)13-14
• 1.3.2 固體儲(chǔ)氫材料的分類14
• 1.3.3 物理方式儲(chǔ)氫14-16
• 1.3.4 化學(xué)方式儲(chǔ)氫16-17
• 1.3.5 準(zhǔn)分子方式儲(chǔ)氫17-18
• 1.4 本論文的研究意義和主要內(nèi)容18-20
• 第二章 理論基礎(chǔ)20-28
• 2.1 引言20
• 2.2 理論依據(jù)20-21
• 2.3 理論內(nèi)容21-27
• 2.3.1 Thomas-Fermi-Dirac理論22-23
• 2.3.2 Hohenberg-Kohn定理23-24
• 2.3.3 Kohn-Sham方程24-25
• 2.3.4 局域密度近似25-26
• 2.3.5 廣義梯度近似26
• 2.3.6 雜化密度泛函26-27
• 2.4 本章小結(jié)27-28
• 第三章 Cp_2V_2和Cp_2Cr_2的結(jié)構(gòu)性質(zhì)分析28-37
• 3.1 引言28-29
• 3.2 計(jì)算方法29-30
• 3.3 結(jié)果討論30-36
• 3.3.1 Cp_2V_2的幾何構(gòu)型30-31
• 3.3.2 Cp_2V_2的分子穩(wěn)定性31
• 3.3.3 Cp_2V_2的電子結(jié)構(gòu)31-33
• 3.3.4 Cp_2Cr_2的幾何構(gòu)型33-34
• 3.3.5 Cp_2Cr_2的分子穩(wěn)定性34-35
• 3.3.6 Cp_2Cr_2的電子結(jié)構(gòu)35-36
• 3.4 本章小結(jié)36-37
• 第四章 Cp_2V_2和Cp_2Cr_2的儲(chǔ)氫性能分析37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 計(jì)算方法37-38
• 4.3 結(jié)果討論38-52
• 4.3.1 Cp_2V_2儲(chǔ)氫體系的幾何構(gòu)型38-41
• 4.3.2 Cp_2V_2儲(chǔ)氫體系的結(jié)合能41-43
• 4.3.3 Cp_2V_2儲(chǔ)氫體系的動(dòng)力學(xué)43-44
• 4.3.4 Cp_2V_2儲(chǔ)氫體系的穩(wěn)定性44-45
• 4.3.5 Cp_2Cr_2儲(chǔ)氫體系的幾何構(gòu)型45-48
• 4.3.6 Cp_2Cr_2儲(chǔ)氫體系的結(jié)合能48-49
• 4.3.7 Cp_2Cr_2儲(chǔ)氫體系的動(dòng)力學(xué)49-51
• 4.3.8 Cp_2Cr_2儲(chǔ)氫體系的穩(wěn)定性51-52
• 4.4 本章小結(jié)52-53
• 第五章 Al_(15)的結(jié)構(gòu)性質(zhì)和儲(chǔ)氫性能分析53-63
• 5.1 引言53-54
• 5.2 計(jì)算方法54
• 5.3 結(jié)果討論54-61
• 5.3.1 Al_(15)的幾何構(gòu)型54-56
• 5.3.2 Al_(15)的穩(wěn)定性56
• 5.3.3 Al_(15)的電子結(jié)構(gòu)56-58
• 5.3.4 Al_(15)儲(chǔ)氫體系的幾何構(gòu)型58-60
• 5.3.5 Al_(15)儲(chǔ)氫體系的結(jié)合作用60-61
• 5.3.6 Al_(15)儲(chǔ)氫體系的穩(wěn)定性61
• 5.4 本章小結(jié)61-63
• 總結(jié)與展望63-65
• 總結(jié)63-64
• 展望64-65
• 參考文獻(xiàn)65-70
• 攻讀碩士學(xué)位期間取得的學(xué)術(shù)成果70-71
• 致謝71

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