Li-B-N-H系儲(chǔ)氫材料釋氫及催化機(jī)理的理論研究.pdf

1、Li-B-N-H系儲(chǔ)氫材料有許多優(yōu)點(diǎn)：儲(chǔ)氫量大、質(zhì)量輕、價(jià)格低以及資源豐富等。然而，較高的釋氫溫度以及相對(duì)較慢的吸放氫動(dòng)力學(xué)等缺點(diǎn)限制了Li-B-N-H系儲(chǔ)氫材料的實(shí)際應(yīng)用。本文結(jié)合國(guó)家高科技發(fā)展計(jì)劃(國(guó)家863計(jì)劃)項(xiàng)目：“新型輕質(zhì)儲(chǔ)氫材料的低成本制備技術(shù)”(No.2009AA052105)，采用第一性原理贗勢(shì)平面波方法對(duì)幾種高密儲(chǔ)氫材料進(jìn)行了比較，對(duì)Li-B-N-H系儲(chǔ)氫材料元素的替代行為及其催化機(jī)理進(jìn)行了研究。這些研究為明確摻雜劑

2、種類及催化劑的選擇，提高儲(chǔ)氫材料的性能，研制釋氫溫度較低的儲(chǔ)氫材料提供理論基礎(chǔ)，對(duì)Li-B-N-H系儲(chǔ)氫材料的設(shè)計(jì)和優(yōu)化具有重要意義。
　　 研究發(fā)現(xiàn)：MgH2、 LiBH4、LiNH2、NaAlH4幾種高密儲(chǔ)氫材料都比較穩(wěn)定，且釋氫溫度都很高；通過(guò)合金化可以降低儲(chǔ)氫材料的穩(wěn)定性，改善其釋氫性能。通過(guò)對(duì)態(tài)密度分析發(fā)現(xiàn)LiBH4帶隙最寬，釋氫溫度最高。合金化使得幾種高密度儲(chǔ)氫材料的帶隙變窄，從而使它們的釋氫性能大大改善。電荷布居分

3、析發(fā)現(xiàn)，LiBH4中B-H鍵最強(qiáng)，LiNH2中H-N鍵最弱，因此LiNH2中H相對(duì)容易放出。合金化后，各儲(chǔ)氫材料中X(B、N)-H鍵強(qiáng)度都有所降低。
　　 通過(guò)對(duì)態(tài)密度分析發(fā)現(xiàn)Li4BN3H10帶隙最寬，因此它的釋氫溫度也最高。元素替代后使得儲(chǔ)氫材料的帶隙變窄，從而使它們的釋氫性能大大改善。金屬M(fèi)g、Al分別替代Li4BN3H10中部分Li時(shí)，可以使得N-H間單位鍵長(zhǎng)上的平均鍵重疊聚居數(shù)降低，減弱H-N鍵的作用，降低釋氫溫度。其