摻鎂硼團簇結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及儲氫性能的理論研究.pdf

1、本文采用密度泛函理論(DFT)理論研究計算了鎂摻雜硼團簇的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及其電子結(jié)構(gòu);比較了純硼團簇和鎂摻雜硼團簇氫化之后的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu);研究了純硼團簇和鎂摻雜硼團簇對氫分子的物理吸附和化學吸附特性，并探究了各自解離吸附氫分子的機理。還設(shè)計了一種類苯的環(huán)硼烷分子，并由此延伸拓展得到三種不同構(gòu)型的二維平面片狀結(jié)構(gòu);最后研究了不同氧原子覆蓋度下Al(111)表面物理和化學吸附氧分子的行為，以及氧原子在表層內(nèi)的層內(nèi)以及層間遷移擴散行為。

2、本研究主要內(nèi)容包括：
　　⑴用UB3LYP/6-311+G*方法理論模擬計算研究了MgBn±m(xù)（n=1～7和m=0，1）的最穩(wěn)定構(gòu)型及亞穩(wěn)定構(gòu)型，其中充分考慮了自旋多重度的影響;又通過計算平均鍵能、片段能以及二階差分能，比較上述團簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;計算了電中性MgBn團簇的絕熱電離勢(A.I.P)和絕熱電子親和能(A.E.A)以及MgBn±m(xù)（n=1～7和m=0，1）基態(tài)構(gòu)型的HOMO-LUMO帶隙，揭示電學穩(wěn)定性;最后又對三種電荷

3、狀態(tài)的團簇通過自然鍵軌道分析(NBO)的方法分析了其電荷布居特性。
　?、仆ㄟ^使用B3LYP/6-311++G(d，p)方法理論研究計算了BnH2和MgBnH2（n=2～7）團簇的穩(wěn)定構(gòu)型及其穩(wěn)定性與電子結(jié)構(gòu);運用wB97XD/6-311++G(d，p)方法研究了H2分子在Bn和MgBn團簇（n=2～7）上的物理吸附特性，計算了物理吸附熱以及穩(wěn)定吸附位點;運用B3LYP/6-311++G(d，p)方法分別從熱力學角度和動力學角度兩

4、個方面研究探討了H2分子在Bn和MgBn團簇（n=2～7）上的解離行為，利用解離反應(yīng)生成熱、吉布斯自由能變和解離反應(yīng)能壘等來表征H2分子在各團簇上解離反應(yīng)的難易程度。
　?、窃O(shè)計一種類似苯環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)硼烷分子(B6H12)，其分子中六個硼原子處在同一平面內(nèi)。分別用了B3LYP、MP2和CCSD方法在6-311++G**基組下研究了該新型環(huán)硼烷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)。由B6H12我們得到其一系列稠環(huán)狀衍生物，即B10H18，B14H2

5、4和B16H26，并且研究了這些衍生物的穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)。最后將這些衍生物的結(jié)構(gòu)進一步延伸，得到了三種不同構(gòu)型的硼氫單層片狀結(jié)構(gòu)（類似于石墨烯）。隨后我們進一步表征了其穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示這三種硼氫單層片狀結(jié)構(gòu)的帶隙能都小于3.0 eV，表明它們是潛在的半導體材料。
　　⑷在CASTEP模塊下通過使用GGA/PBE方法研究Al(111)表面不同氧原子覆蓋度下氧原子在表層的擴散遷移;主要研究了Al(111)表面在0.25ML、