Li-B-N-H系儲氫材料釋氫及催化機理的理論研究.pdf

1、Li-B-N-H系儲氫材料有許多優(yōu)點：儲氫量大、質(zhì)量輕、價格低以及資源豐富等。然而，較高的釋氫溫度以及相對較慢的吸放氫動力學等缺點限制了Li-B-N-H系儲氫材料的實際應用。本文結(jié)合國家高科技發(fā)展計劃(國家863計劃)項目：“新型輕質(zhì)儲氫材料的低成本制備技術”(No.2009AA052105)，采用第一性原理贗勢平面波方法對幾種高密儲氫材料進行了比較，對Li-B-N-H系儲氫材料元素的替代行為及其催化機理進行了研究。這些研究為明確摻雜劑

2、種類及催化劑的選擇，提高儲氫材料的性能，研制釋氫溫度較低的儲氫材料提供理論基礎，對Li-B-N-H系儲氫材料的設計和優(yōu)化具有重要意義。
　　 研究發(fā)現(xiàn)：MgH2、 LiBH4、LiNH2、NaAlH4幾種高密儲氫材料都比較穩(wěn)定，且釋氫溫度都很高；通過合金化可以降低儲氫材料的穩(wěn)定性，改善其釋氫性能。通過對態(tài)密度分析發(fā)現(xiàn)LiBH4帶隙最寬，釋氫溫度最高。合金化使得幾種高密度儲氫材料的帶隙變窄，從而使它們的釋氫性能大大改善。電荷布居分

3、析發(fā)現(xiàn)，LiBH4中B-H鍵最強，LiNH2中H-N鍵最弱，因此LiNH2中H相對容易放出。合金化后，各儲氫材料中X(B、N)-H鍵強度都有所降低。
　　 通過對態(tài)密度分析發(fā)現(xiàn)Li4BN3H10帶隙最寬，因此它的釋氫溫度也最高。元素替代后使得儲氫材料的帶隙變窄，從而使它們的釋氫性能大大改善。金屬Mg、Al分別替代Li4BN3H10中部分Li時，可以使得N-H間單位鍵長上的平均鍵重疊聚居數(shù)降低，減弱H-N鍵的作用，降低釋氫溫度。其