过渡金属修饰是提高碳材料室温储氢性能的有效途径。但是由于过渡金属较高的聚合能,金属之间很容易团聚在一起,极大地影响储氢性能。因此,金属修饰碳材料作为储氢基底的研究分为两大类:一类是将研究对象转移到结构较小的金属配合物上,将其作为储氢的基本单元进行研究,在此基础上构建二维和三维的孔状材料;另一类是通过修饰改性碳材料基底,增加金属与基底的结合能使其成为稳定的储氢材料;第三类是金属簇在碳材料表面的储氢性能。对于单个金属修饰的碳材料,通常认为金属是氢分子吸附位点,吸附机理是静电相互作用和Kubas相互作用。然而,目前的很多研究发现3d金属吸附位点上的第一个氢分子甚至第二个氢分子会发生解离。氢分子的解离为进一步氢迁移提供了可能,这将改变人们对氢吸附机理的认识。因此研究单个3d过渡金属修饰的碳材料上H2的解离和氢迁移对更好地理解氢的储存机理至关重要。理论和实验证明缺陷的引入可以通过调节电子分布极大提高金属修饰碳材料的稳定性,但是此时的氢分子是否会解离?对于金属簇修饰碳材料储氢的研究表明金属簇吸附氢分子的机制已经不是单纯的Kubas作用,可能会存在氢溢流现象。目前氢溢流研究最多的是Pt、Pd、Ru等贵金属簇修饰的碳材料,3d过渡金属Ni、Ti等金属簇上是否也可发生氢溢流还不清楚。为此本论文的研究内容及主要结论有:（1）氢分子与3d过渡金属配合物TMC6H6的作用六元碳环是一些金属有机框架和共价有机框架的重要连接分子,也是C60、石墨烯和碳纳米管的基本单元。为此,以3d过渡金属配合物TMC6H6为研究对象阐明氢吸附过程中的成键形态,寻找物理吸附和化学吸附的最低能量路径,明确3d过渡金属配合物储氢的机理。研究发现:氢分子均会发生解离,解离能垒为1.50-17.58 e V,氢分子迁移能垒为11.82-28.96 e V。因此,在3d过渡金属配合物上发生氢分子解离和迁移过程是非常普遍的。（2）单个金属（TM=Sc,Ti,V）修饰缺陷石墨烯的储氢研究Sc,Ti,V原子在缺陷石墨烯基底的吸附能分别为-6.93,-8.82和-9.30 e V,是完整石墨烯的4-5倍,有效增加了吸附基底的稳定性。尽管第一个H2分子在Sc/PG体系上解离形式能量较低,但存在解离能垒（0.12 e V）,Sc,Ti,V原子在完整石墨烯体系最终会以物理吸附方式吸附5个,4个和4个氢分子,氢分子吸附能为-0.49～-0.74 e V。引入缺陷后吸附氢分子数为7个,3个和5个,氢分子吸附能分别为-0.13,-0.19和-0.18 e V/H2。（3）过渡金属簇Tin（n=1-7）修饰石墨烯的储氢性能石墨烯体系负载的Tin团簇,其中Ti3团簇与Ti5团簇修饰的石墨烯更稳定,平均金属原子结合能分别为-5.15和-5.62 e V。氢分子在Tin/石墨烯体系中最稳定的吸附位点为金属的桥键位置。Tin/graphene体系可分别饱和吸附4、5、6、8、9、10、10个H2分子。