近年來,由于氫氣具備來源豐富,無污染,儲能高和使用效率大等優(yōu)點,氫能源受到廣大學(xué)者的青睞,但是氫氣如何儲存以備利用是一個棘手的問題。尋找高效的儲氫材料,成了廣大科研工作者的工作重點。經(jīng)過不懈的努力,越來越多的新型儲氫材料在理論上被發(fā)現(xiàn),實驗上被合成。本文基于密度泛函理論,利用Gaussian 03軟件對金屬Ti取代摻雜pyracylene的結(jié)構(gòu)以及相應(yīng)的儲氫能力進(jìn)行系統(tǒng)的研究。首先,我們用Ti原子對pyracylene的四個不同的位置進(jìn)行取代摻雜,經(jīng)過Gaussian 03的分析,我們能夠得到其中最穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)。接著,對各個摻雜后之后的結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸氫研究。結(jié)果發(fā)現(xiàn),所有的取代物中,在III位取代之后的結(jié)構(gòu)最穩(wěn)定,而且其相應(yīng)的儲氫能力最強(qiáng)。 

【文章來源】：吉林大學(xué)吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直屬院校

【文章頁數(shù)】：79 頁

【學(xué)位級別】：碩士

【部分圖文】：

Pyracylene分子結(jié)構(gòu)及四類取代位置示意圖

aussView 成鍵標(biāo)準(zhǔn)，當(dāng) Ti 原子和 C 原子之間距離小于 2畫上。較Ti原子取代各個位置C原子的難易程度，我們引入“取將其計算公式定義為：Esub=E(C13TiH8)+E(C)-E(py)-代表的是Ti取代后體系的總能量；E(C)代表被Ti“置換”出)代表被取代前pyracylene的總能量；E(Ti)代表取代前Ti原當(dāng)取代能為正值時，說明該取代過程是吸熱的，反之是放原子和鈦原子的電子自旋多重度是 3，這與它們相應(yīng)的外還可從其相應(yīng)的單點能的大小可以比較出最穩(wěn)定的狀態(tài)， 1 和 3 時的單點能分別約為-37.79 hartree和-37.86 hartreTi原子的電子多重度為 1 和 3 時的單點能分別約為-849tree，兩者相差約 1.49 eV。由此也可以看出電子自旋多重原子能量低，較穩(wěn)定。

圖 3.3：選用 mPWPW91/6-31G(d,p)優(yōu)化各取代物吸附一個氫分子后的結(jié)構(gòu)示意圖（A 、B 和 C 分別代表不同視角）(1)I 位時，氫分子從 Ti 原子的一側(cè)進(jìn)攻，兩氫原子到 Ti 原子的距離分別是3.000 和 3.740 。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)顯示，氫以分子的形式被吸附在 Ti 原子附近，母體結(jié)構(gòu)與吸附前相比基本沒有變化。但是從表 3.3 的 I 中，我們可以發(fā)現(xiàn)一些變化：①雖然被吸附的氫仍保持分子形式，但其鍵長明顯增加到 0.766 ，分子中兩氫原子距離 Ti 的長度分別為 2.029 和 2.042 ；②氫分子被吸附后，母體結(jié)構(gòu)中 Ti 原子相鄰的 C 原子兩兩成鍵鍵長基本沒有變化，Ti 原子與 C1、C5 和 H 成鍵鍵長也基本沒有變化，但是與 C2、C3 和 C4 成鍵鍵長均有顯著增加，特別是與 C3 成鍵鍵長增加得非常明顯，由此可見這個氫分子被 Ti 原子作用吸附時，同時也作用于 Ti 原子，使之遠(yuǎn)離 C2、C3 和 C4。(2)II 位時，氫分子從 Ti 原子的頂部進(jìn)攻，其中兩氫原子到 Ti 原子的距離分別是 4.000 和 4.740 。優(yōu)化后的結(jié)構(gòu)顯示，母體結(jié)構(gòu)基本沒有變化，氫也


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