摻鎂硼團(tuán)簇結(jié)構(gòu)與性質(zhì)及儲(chǔ)氫性能的理論研究.pdf

1、本文采用密度泛函理論(DFT)理論研究計(jì)算了鎂摻雜硼團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)、穩(wěn)定性及其電子結(jié)構(gòu);比較了純硼團(tuán)簇和鎂摻雜硼團(tuán)簇氫化之后的最穩(wěn)定結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu);研究了純硼團(tuán)簇和鎂摻雜硼團(tuán)簇對(duì)氫分子的物理吸附和化學(xué)吸附特性，并探究了各自解離吸附氫分子的機(jī)理。還設(shè)計(jì)了一種類苯的環(huán)硼烷分子，并由此延伸拓展得到三種不同構(gòu)型的二維平面片狀結(jié)構(gòu);最后研究了不同氧原子覆蓋度下Al(111)表面物理和化學(xué)吸附氧分子的行為，以及氧原子在表層內(nèi)的層內(nèi)以及層間遷移擴(kuò)散行為。

2、本研究主要內(nèi)容包括：
　?、庞肬B3LYP/6-311+G*方法理論模擬計(jì)算研究了MgBn±m(xù)（n=1～7和m=0，1）的最穩(wěn)定構(gòu)型及亞穩(wěn)定構(gòu)型，其中充分考慮了自旋多重度的影響;又通過(guò)計(jì)算平均鍵能、片段能以及二階差分能，比較上述團(tuán)簇的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性;計(jì)算了電中性MgBn團(tuán)簇的絕熱電離勢(shì)(A.I.P)和絕熱電子親和能(A.E.A)以及MgBn±m(xù)（n=1～7和m=0，1）基態(tài)構(gòu)型的HOMO-LUMO帶隙，揭示電學(xué)穩(wěn)定性;最后又對(duì)三種電荷

3、狀態(tài)的團(tuán)簇通過(guò)自然鍵軌道分析(NBO)的方法分析了其電荷布居特性。
　?、仆ㄟ^(guò)使用B3LYP/6-311++G(d，p)方法理論研究計(jì)算了BnH2和MgBnH2（n=2～7）團(tuán)簇的穩(wěn)定構(gòu)型及其穩(wěn)定性與電子結(jié)構(gòu);運(yùn)用wB97XD/6-311++G(d，p)方法研究了H2分子在Bn和MgBn團(tuán)簇（n=2～7）上的物理吸附特性，計(jì)算了物理吸附熱以及穩(wěn)定吸附位點(diǎn);運(yùn)用B3LYP/6-311++G(d，p)方法分別從熱力學(xué)角度和動(dòng)力學(xué)角度兩

4、個(gè)方面研究探討了H2分子在Bn和MgBn團(tuán)簇（n=2～7）上的解離行為，利用解離反應(yīng)生成熱、吉布斯自由能變和解離反應(yīng)能壘等來(lái)表征H2分子在各團(tuán)簇上解離反應(yīng)的難易程度。
　?、窃O(shè)計(jì)一種類似苯環(huán)結(jié)構(gòu)的環(huán)硼烷分子(B6H12)，其分子中六個(gè)硼原子處在同一平面內(nèi)。分別用了B3LYP、MP2和CCSD方法在6-311++G**基組下研究了該新型環(huán)硼烷的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)。由B6H12我們得到其一系列稠環(huán)狀衍生物，即B10H18，B14H2

5、4和B16H26，并且研究了這些衍生物的穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)。最后將這些衍生物的結(jié)構(gòu)進(jìn)一步延伸，得到了三種不同構(gòu)型的硼氫單層片狀結(jié)構(gòu)（類似于石墨烯）。隨后我們進(jìn)一步表征了其穩(wěn)定性和電子結(jié)構(gòu)，結(jié)果顯示這三種硼氫單層片狀結(jié)構(gòu)的帶隙能都小于3.0 eV，表明它們是潛在的半導(dǎo)體材料。
　?、仍贑ASTEP模塊下通過(guò)使用GGA/PBE方法研究Al(111)表面不同氧原子覆蓋度下氧原子在表層的擴(kuò)散遷移;主要研究了Al(111)表面在0.25ML、