H2在MgO團簇吸附的從頭計算研究.pdf

1、氫作為一種重要的能源已經(jīng)成為了人們的共識,實現(xiàn)氫能源的實際運用面臨著一些技術(shù)上的難題,解決問題的關(guān)鍵在于找到一種理想的儲氫材料。對儲氫材料的研究方向主要在以下三個方面,1)研究控制鍵長、動力學、熱力學、吸附和解吸附行為的機理以及多次循環(huán)運用后儲氫材料老化的原因;2)運用這些基本原則改善已知的儲氫材料性能;3)識別新的儲氫材料,改良這些材料的特征已滿足實際需要。團簇由于尺寸在原子和宏觀體系之間,本身性質(zhì)具有多樣性和奇異性,因此成為實驗和理

2、論研究的重要對象。通過研究團簇對H2分子的吸附性能,尋找高性能的儲氫材料,也是科研工作的一項重要內(nèi)容。
　　本文從第一原理出發(fā),用量子化學密度泛函理論(DFT)方法的B3LYP/6-31G對H2在巖鹽結(jié)構(gòu)(MgO)9、12和管狀結(jié)構(gòu)(MgO)12團簇表面的吸附情況進行研究。首先對設(shè)計的吸附結(jié)構(gòu)進行完全優(yōu)化及頻率計算,對存在的虛頻進行簡正模式分析并消去虛頻得到穩(wěn)定結(jié)構(gòu),并討論了其穩(wěn)定吸附結(jié)構(gòu)的吸附性能;接著分析了H2分子吸附在(Mg

3、O)n團簇上的分子軌道特征;最后考查了吸附的H2分子在(MgO)12上的脫附過程。
　　結(jié)果表明H2可以在處于團簇不同位置的Mg正離子或氧負離子上發(fā)生物理吸附;在Mg離子上H2以側(cè)位方式吸附并向Mg轉(zhuǎn)移電子,在O離子上H2以端位方式吸附并被明顯極化。吸附的穩(wěn)定性主要依賴于吸附離子的位置即配位數(shù),Mg/O離子的配位數(shù)越低則吸附越強;在配位數(shù)相同時,H2在Mg離子上的吸附強于在O離子上的吸附。隨吸附位置的不同,吸附能在0.03-0.0