本文關(guān)鍵詞：鈧、鈦、釩摻雜的共價(jià)有機(jī)骨架儲氫性能的理論研究，，由筆耕文化傳播整理發(fā)布。

【摘要】：為了使?jié)崈羟覠崮苄矢叩臍淠茉吹玫匠浞值乩?科研工作者們致力于研究和開發(fā)各種儲氫材料,其中骨架結(jié)構(gòu)材料包括金屬有機(jī)骨架(MOF)和共價(jià)有機(jī)骨架(COF)以其比表面積大、孔隙率高、熱穩(wěn)定性好、晶體密度小等獨(dú)特的優(yōu)勢成為研究中的熱門,受到各界的矚目。因大量文獻(xiàn)中提到硼的取代和金屬的摻雜可能加強(qiáng)金屬與基底及金屬與氫氣之間的相互作用,我們并從中受到啟發(fā),設(shè)計(jì)了一種硼取代的二維的COF結(jié)構(gòu)C_(24)B_6H_(18)。C_(24)B_6H_(18)位于六方晶胞中,以苯分子作為支點(diǎn),將三個(gè)B_2C_4H_4單元連接在一起。金屬原子與苯分子之間的相互作用較弱,更易與B_2C_4H_4單元相結(jié)合,形成儲氫活性位點(diǎn),故我們期望通過金屬修飾來增強(qiáng)此骨架結(jié)構(gòu)的儲氫性能。首先使用高斯09程序計(jì)算Sc、Ti、V修飾C_4B_2H_6單元的儲氫能力并進(jìn)行零點(diǎn)能校正和基組重疊誤差校正,研究它們與氫分子的結(jié)合能力,第一原理計(jì)算的結(jié)果顯示,Sc、Ti、V與H-_2是在Kubas作用下相互吸引的。在單元結(jié)構(gòu)中每個(gè)Sc、V原子最多可吸附4個(gè)、3個(gè)氫分子,氫分子的平均吸附能為0.17e V/H_2、0.36e V/H_2。而對于Ti來說,C_4B_2H_6Ti_2:2n H_2(n=1,2,3)中都存在氫分子解離、氫以原子形式吸附到Ti上的情況,C_4B_2H_6Ti_2:4H_2、C_4B_2H_6Ti_2:6H_2所對應(yīng)的氫分子的平均吸附能僅為0.04 e V、0.05 e V,同時(shí)從n=1到n=2的吸氫過程難以實(shí)現(xiàn),對應(yīng)連續(xù)吸附能變化為-0.16 e V。故Sc、V修飾的C_4B_2H_6單元適合于儲氫。第二部分中將此結(jié)果應(yīng)用于C_(24)B_6H_(18)骨架結(jié)構(gòu),采用MS的DMOL~3軟件包計(jì)算Sc、V摻雜C_(24)B_6H_(18)共價(jià)有機(jī)骨架的儲氫性能。骨架結(jié)構(gòu)中每個(gè)Sc、V原子周圍最多可吸附4個(gè)、3個(gè)氫分子,相應(yīng)儲氫比重為7.02 wt%、5.09 wt%。故總體上講,Sc、V摻雜的C_(24)B_6H_(18)共價(jià)有機(jī)骨架可作為潛在的儲氫材料,值得實(shí)驗(yàn)上進(jìn)一步進(jìn)行合成探討。
【關(guān)鍵詞】：儲氫材料 骨架結(jié)構(gòu)材料 第一原理計(jì)算 摻雜 團(tuán)簇 二維的COF結(jié)構(gòu) 結(jié)合能
【學(xué)位授予單位】：山西師范大學(xué)
【學(xué)位級別】：碩士
【學(xué)位授予年份】：2016
【分類號】：TB34;TQ116.2
【目錄】：

• 摘要3-5
• ABSTRACT5-9
• 1 緒論9-23
• 1.1 研究背景和意義9-10
• 1.1.1 能源現(xiàn)狀9
• 1.1.2 氫能源簡介9-10
• 1.2 儲氫10-11
• 1.2.1 車載儲氫的目標(biāo)10-11
• 1.2.2 各類儲氫方法的優(yōu)勢和缺陷11
• 1.3 固態(tài)儲氫材料簡介11-13
• 1.3.1 固態(tài)儲氫材料的分類11-12
• 1.3.2 各類固態(tài)儲氫材料的優(yōu)勢和缺陷12-13
• 1.4 金屬修飾儲氫材料的研究現(xiàn)狀13-22
• 1.4.1 碳基材料的研究現(xiàn)狀13-16
• 1.4.2 骨架結(jié)構(gòu)材料的研究現(xiàn)狀16-22
• 1.5 論文的研究內(nèi)容及意義22-23
• 2 理論基礎(chǔ)與計(jì)算方法23-33
• 2.1 量子化學(xué)第一原理計(jì)算23-25
• 2.1.1 Schr?dinger方程23-24
• 2.1.2 三個(gè)基本近似24-25
• 2.2 從頭計(jì)算方法25-28
• 2.2.1 從頭計(jì)算方法原理25-27
• 2.2.2 電子相關(guān)27-28
• 2.3 密度泛函理論（DFT）28-31
• 2.3.1 Hohenberg-Koho定理28
• 2.3.2 單電子近似和Kohn-Sham方程28-29
• 2.3.3 交換關(guān)聯(lián)勢的處理29-31
• 2.4 密度泛函計(jì)算軟件31-33
• 2.4.1 Gaussian系列軟件及Gaussian函數(shù)31-32
• 2.4.2 DMol軟件32-33
• 3 鈧摻雜C_(24)B_6H_(18)共價(jià)有機(jī)骨架的儲氫性能33-41
• 3.1 引言33-34
• 3.2 模型和計(jì)算方法34-35
• 3.2.1 模型34
• 3.2.2 計(jì)算方法34-35
• 3.3 結(jié)果和討論35-40
• 3.3.1 C_4B_2H_6Sc_2單元結(jié)合氫氣的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和儲氫量35-37
• 3.3.2 C_(24)B_6H_(18)Sc_6骨架結(jié)合氫氣的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和儲氫量37-40
• 3.4 小結(jié)40-41
• 4 鈦、釩摻雜C_4B_2H_6單元及釩摻雜C_(24)B_6H_(18)共價(jià)有機(jī)骨架的儲氫性能41-49
• 4.1 結(jié)果和討論41-47
• 4.1.1 C_4B_2H_6Ti_2單元結(jié)合氫氣的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和儲氫量41-43
• 4.1.2 C_4B_2H_6V_2單元結(jié)合氫氣的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和儲氫量43-45
• 4.1.3 C_(24)B_6H_(18)V_6骨架結(jié)合氫氣的穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和儲氫量45-47
• 4.2 小結(jié)47-49
• 5 總結(jié)49-51
• 致謝51-53
• 參考文獻(xiàn)53-64

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