Li3O^+超碱团簇的结构及储氢性能的理论研究

采用杂化密度泛函理论(DFT)的B3LYP方法,在6-311++G(d,p)基组水平上对Li3O^0,+超碱团簇的几何结构和稳定性进行理论计算,并研究了Li3O^+团簇的储氢性能。结果表明,Li3O^+团簇结构相比中性Li3O团簇结构的动力学稳定性要高。氢分子在Li3O^+团簇表面能以介于物理吸附与化学吸附之间的形式吸附,每个Li原子最多可以有效吸附三个H2,储氢质量分数可达33.01 wt%。H2分子在Li3O^+团簇表面的平均吸附能范围为1.959~3.591 kCal/mol,该吸附能满足在近室温条件下可逆吸放氢反应的热力学要求。

CLi_(5)^(+)超碱团簇的结构及储氢性能的理论研究

利用密度泛函理论(B3LYP)方法,在6-311++G(d,p)基组水平上,对超碱团簇CLi_(5)及其阳离子体系CLi_(5)^(+)的几何结构和稳定性等物理化学性质进行理论计算,并进一步研究它们的储氢性能.分析可知,CLi_(5)^(+)超碱离子团簇结构相比中性CLi_(5)团簇结构动力学稳定性要高,表面吸氢能力更强.氢分子在CLi_(5)^(+)表面能以介于物理吸附与化学吸附之间的形式吸附,每个Li原子最多可以有效吸附三个H_(2),平均吸附能处于1.065~2.732 kCal/mol范围内,储氢质量分数可达39.30 wt%,表明CLi_(5)^(+)超碱离子团簇可以作为一种理想的储氢材料.

NLi_(4)^(+)超碱团簇的结构及储氢性能的理论研究

采用密度泛函理论(B3LYP)方法,在6-311++G(d,p)基组水平上对NLi4超碱团簇和NLi_(4)^(+)超碱离子团簇的几何结构和稳定性等物理化学性质进行理论计算,进而研究NLi_(4)团簇和NLi_(4)^(+)团簇的储氢性能。结果表明:NLi4团簇和NLi4+团簇结构稳定性均比较高,但是通过理论计算表明NLi_(4)团簇不能有效吸附氢分子,而NLi_(4)^(+)团簇在吸附氢分子过程中不仅结构稳定,而且NLi_(4)^(+)团簇中的每一个锂原子均可有效吸附3个氢分子,氢分子平均吸附能为1.517~2.931 kCal/mol,储氢质量分数达36.67 wt%,合适的吸附能和较高储氢容量表明NLi_(4)^(+)团簇可有望成为良好的储氢材料。

超碱NLi_(4)团簇修饰DHQ石墨烯的储氢性能研究

基于第一性原理计算,系统研究了超碱NLi_(4)团簇修饰在DHQ石墨烯表面上的几何结构及吸附能等性质,并深入探索了其储氢性能.研究结果表明:超碱NLi_(4)团簇可以稳定均匀地吸附在DHQ石墨烯表面,Li原子与N原子的强结合能有效避免了Li原子发生团聚.每个NLi_(4)团簇周围最多可吸附11个氢气分子,平均吸附能为0.20 eV,最大储氢容量为12.05 wt%,达到美国能源部制定的2025年储氢目标5.5 wt%.最后,基于相对能量计算,发现当压强大于84 bar时,该储氢体系可以在室温下稳定存在.以上结果表明经超碱NLi_(4)团簇修饰的DHQ石墨烯是一种有潜力的储氢材料.

平面星形CBe_(5) Li^(+)_(5) 超碱离子团簇的结构及其储氢性能研究

采用密度泛函理论(DFT)方法,研究平面星形CBe_(5)Li^(+)_(5)超碱离子团簇的结构及其储氢性能.结果表明,平面星形D 5h结构的CBe_(5)Li^(+)_(5)超碱离子团簇具有较高的热力学稳定性,氢分子能在Li+周围发生吸附,且每个Li+周围能有效吸附三个氢分子.结构的稳定性及合适的吸氢性能表明平面星形CBe_(5)Li^(+)_(5)超碱离子团簇在常温常压条件下可能作为较好的储氢媒介.

BLim^(1/2)+(m=6、7)团簇的结构及储氢性能的研究

为开发新型储氢材料提供更为丰富的理论基础,采用B3LYP泛函在6-311++G(d,p)基组水平上对BLi6+超碱团簇和BLi_(7)^(2+)超碱土团簇的稳定性结构、电荷分布等方面进行理论研究,进而研究团簇的储氢性能。结果表明:两个离子团簇均比它们所对应的中性团簇均具有较高的动力学稳定性。两个离子团簇中的每个Li原子同时有效吸附2个氢分子,BLi^(6+)团簇中氢分子在团簇表面平均吸附能为0.969~2.162 kCal/mol,储氢质量分数达31.56 wt%。而BLi7+团簇中氢分子在团簇表面平均吸附能为1.764~3.714 kCal/mol,储氢质量分数达32.21 wt%。它们的储氢性能表明BLi_(6)^(+)团簇和BLi_(7)^(2+)团簇均有望成为良好的储氢媒介。