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

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【摘要】：作為一種清潔能源,氫能因其環(huán)保、熱值高、儲量豐富和效率高等特點被廣泛認(rèn)為有望取代化石燃料并緩解當(dāng)前的環(huán)境污染問題。因為傳統(tǒng)的壓縮儲氫和低溫液化儲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在固體材料之中被認(rèn)為是一種有潛力的儲氫方式而被寄予厚望。Kubas作用結(jié)合強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)計的儲氫材料通常會同時涉及到過渡金屬的團(tuán)聚問題,從而降低了它們的儲氫性能。夾心型雙金屬茂合物將雙金屬夾在兩個茂環(huán)的中間形成一個相對封閉的空間,可避免金屬間的團(tuán)聚,保持了金屬的活性,從而達(dá)到理想的儲氫效果。本文基于密度泛函理論,首先對夾心型雙金屬茂合物Cp2TM2 (TM=V和Cr)的儲氫性能作了分析并得到以下兩個結(jié)論：(1)Cp_2V_2可以吸附7個H_2分子,儲氫密度為5.73wt%。在Cp_2V_2所吸附的H_2分子之中：第1個分子被解離成2個H原子與2個V原子形成了多中心鍵,釋放時需要比較高的溫度或者加入催化劑；其余的6個分子與2個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H_2分子,儲氫密度為4.91wt%。在Cp_2Cr_2所吸附的H_2分子之中：前2個分子被解離成4個H原子與2個Cr原子形成了多中心鍵,釋放時需要比較高的溫度或者加入催化劑：其余的4個分子與2個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,在一個金屬團(tuán)簇的表面原子上通常有點位、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,本文僅接著對團(tuán)簇Al_(15)在儲氫方面的特性進(jìn)行了分析�；诿芏确汉碚�,我們得到了第三個結(jié)論：(3)Al_(15)可以吸附5個H_2分子,儲氫密度為2.43wt%。在A115的15個原子之中：除去中心原子,只有10個原子在點位與被解離的H原子進(jìn)行結(jié)合,其中一個Al原子對應(yīng)吸附一個H原子；這5個被吸附的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 儲氫密度
【學(xué)位授予單位】：西北大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：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 儲氫現(xiàn)狀13-18
• 1.3.1 理想儲氫的標(biāo)準(zhǔn)13-14
• 1.3.2 固體儲氫材料的分類14
• 1.3.3 物理方式儲氫14-16
• 1.3.4 化學(xué)方式儲氫16-17
• 1.3.5 準(zhǔn)分子方式儲氫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的儲氫性能分析37-53
• 4.1 引言37
• 4.2 計算方法37-38
• 4.3 結(jié)果討論38-52
• 4.3.1 Cp_2V_2儲氫體系的幾何構(gòu)型38-41
• 4.3.2 Cp_2V_2儲氫體系的結(jié)合能41-43
• 4.3.3 Cp_2V_2儲氫體系的動力學(xué)43-44
• 4.3.4 Cp_2V_2儲氫體系的穩(wěn)定性44-45
• 4.3.5 Cp_2Cr_2儲氫體系的幾何構(gòu)型45-48
• 4.3.6 Cp_2Cr_2儲氫體系的結(jié)合能48-49
• 4.3.7 Cp_2Cr_2儲氫體系的動力學(xué)49-51
• 4.3.8 Cp_2Cr_2儲氫體系的穩(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)和儲氫性能分析53-63
• 5.1 引言53-54
• 5.2 計算方法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)儲氫體系的幾何構(gòu)型58-60
• 5.3.5 Al_(15)儲氫體系的結(jié)合作用60-61
• 5.3.6 Al_(15)儲氫體系的穩(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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3 潘洋;黃世萍;;組合對Ag-Rh雙金屬團(tuán)簇熔化行為的影響[J];計算機與應(yīng)用化學(xué);2007年05期

4 彭必先,趙翔;大小選擇的金屬支撐團(tuán)簇研究進(jìn)展[J];化學(xué)進(jìn)展;2000年03期

5 李愛芝;李盛鳳;莊培棟;高亞臣;陳賢帥;;兩種金屬團(tuán)簇材料的非線性吸收的研究[J];黑龍江大學(xué)自然科學(xué)學(xué)報;2007年06期

6 陳瑩;王秀英;趙俊卿;;小尺寸金屬團(tuán)簇熔化過程的分子動力學(xué)模擬[J];物理化學(xué)學(xué)報;2008年11期

7 林玉春,黃斌,譚凱,林夢海,張乾二;過渡金屬團(tuán)簇Cr_n結(jié)構(gòu)的理論研究[J];廈門大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2004年06期

8 王懷興;劉勇;智先行;池賢興;;全金屬團(tuán)簇Be_3~(2-)芳香性的理論研究[J];湖北大學(xué)學(xué)報(自然科學(xué)版);2013年02期

9 常青;鄭和根;王燕;趙利;;六棱柱型金屬團(tuán)簇化合物Mo_2Ag_4S_8(dppy)_4的合成與非線性光學(xué)性質(zhì)[J];化學(xué)學(xué)報;2009年21期

10 王芳;;密度泛函方法研究Ru_n(n=9～26)金屬團(tuán)簇[J];貴金屬;2007年03期

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1 高海麗;貴金屬團(tuán)簇與碳納米材料的表面修飾與物性調(diào)控[D];大連理工大學(xué);2013年

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3 連科研;金屬團(tuán)簇在能源應(yīng)用上的第一性原理研究[D];吉林大學(xué);2010年

4 王玲;分子動力學(xué)方法研究He在金屬中的行為以及金屬團(tuán)簇結(jié)構(gòu)、生長動力學(xué)過程[D];復(fù)旦大學(xué);2005年

5 王梅;雙金屬團(tuán)簇磁性與氫化的理論研究[D];河南大學(xué);2010年

6 王保如;二元過渡金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)與磁序[D];河北師范大學(xué);2009年

7 王憲;富G/C寡核苷酸引導(dǎo)合成亞納米金屬團(tuán)簇及催化應(yīng)用[D];天津大學(xué);2014年

8 王曉春;表面上有序排列的金屬團(tuán)簇：電子結(jié)構(gòu)和穩(wěn)定性[D];廈門大學(xué);2007年

9 馬文強;金屬團(tuán)簇的電子結(jié)構(gòu)、吸附和ORR特性[D];西北工業(yè)大學(xué);2014年

10 袁士俊;碳納米管與過渡金屬團(tuán)簇相互作用的第一性原理研究[D];蘭州大學(xué);2007年

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1 米鴻;小體系貴金屬團(tuán)簇吸附CO等分子的催化機理研究[D];寧波大學(xué);2015年

2 郭慶;金屬團(tuán)簇磁學(xué)性質(zhì)的理論研究[D];蘭州大學(xué);2016年

3 張?zhí)m春;Cu-Pt/TiO_2-NB雙金屬催化劑的構(gòu)建及其光催化和催化性能研究[D];山東大學(xué);2016年

4 張菁菁;含Al混合金屬團(tuán)簇的第一性原理研究[D];新疆大學(xué);2016年

5 梁小剛;Gupta勢混合金屬團(tuán)簇熔化行為的分子動力學(xué)模擬研究[D];新疆大學(xué);2016年

6 曾文平;貴金屬團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)和催化性質(zhì)的理論研究[D];湘潭大學(xué);2016年

7 孟勇;夾心型雙金屬茂合物及金屬團(tuán)簇儲氫性能的理論研究[D];西北大學(xué);2016年

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10 董斌;金屬團(tuán)簇材料的光學(xué)非線性研究[D];遼寧師范大學(xué);2003年

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