论文部分内容阅读
本文采用基于密度泛函理论（DFT）的第一原理及分子动力学（MD）方法，解析了锂代氨硼烷 LiNH2BH3（LAB）的稳定结构，通过理论计算探讨了 LAB较氨硼烷NH3BH3（AB）放氢性能改善的原因。采用原子轨道线性组合（LCAO）方法，研究外加电场对单层 AlN薄片储氢性能的影响。无外加电场时，AlN薄片吸氢最稳定的位置为N原子顶位。吸附在Al原子顶位的H2分子只需克服很小的能垒就可以扩散到N原子的顶位。外加电场后，H2分子可同时双层吸附在AlN薄片的上下表面。通过对加电场前后氢气的吸附能、键长、系统的态密度等方面的研究，进一步论证了电场能够改善H2分子在AlN薄片表面的吸附稳定性及可逆性。 论文的主要研究结果如下： （1）同AB相比，LAB晶体当中N与B原子交互作用的增强、LAB的能隙变小、与N和B作用的H原子的能级向费米能级处的明显移动，均导致了氢在LAB中稳定性的降低，使得LAB的放氢性能有了一定的改善。 （2）在无外加电场作用下，AlN薄片吸附氢气的最稳定位置为N原子顶位，而次稳定位置为Al原子顶位。H2分子能够轻易地克服微小的能垒从Al原子位置扩散至N原子位置。 （3）电场诱导的极化作用导致AlN薄片表面双层氢气分子吸附的成功实现。研究发现，在垂直于AlN薄片向下的电场作用下，最稳定的吸附构型为上层氢气分子吸附在N原子顶位，下层氢气分子同时吸附在Al原子底位。 （4）在一定的范围内，随着外加电场强度的增加，N-H和Al-H键长逐渐减小，而H-H键长逐渐增大；H2分子的吸附能也随电场强度逐渐增大；态密度对比分析发现在电场作用下N与H之间的交互作用明显较无外加电场时增强。表明在外电场的作用下AlN薄片的储氢稳定性的明显提高。 （5）通过调控电场强度的大小，可实现氢气分子在AlN薄片表面的可逆吸附。