NaAlH-,4-吸氫過程中Ti的催化機理的第一性原理研究.pdf

1、NaAlH4因其具有較高的儲氫容量(理論：5.6％wt.％)及較溫和的循環(huán)條件而被認為是最有實用價值的儲氫體系，而對于其加入含Ti化合物后的吸氫機制目前尚不清楚，這阻礙了該儲氫體系的實際應用。本文運用第一性原理對Ti在NaAlH4體系吸氫過程中的催化作用的機理進行了研究，具體內(nèi)容如下：
　　 第3章對一個Ti原子在純削(100)、(110)和(111)面的吸附過程進行了研究，計算了吸附能、態(tài)密度及Mulliken原子集居數(shù)。Ti

2、-Al間原子集居數(shù)顯示Ti摻雜后主要與Al原子形成無定形的TiAln(n＞1)物質。
　　 第4章對一個H2分子在純Al(100)、(110)和(111)面的吸附情況進行了研究，計算了吸附能和H2分子的解離能。對H2分子解離過程中過渡態(tài)的搜尋結果表明，純Al表面H2分子分解時需要克服0.51004eV的勢壘，說明純Al與H2分子在常溫下很難發(fā)生反應，這與實驗結論相符。
　　 第5章在第3章結論基礎上，研究了一個H2分子在

3、Ti摻雜后的Al表面的吸附狀況，計算了H2分子的鍵長、吸附能、解離能，發(fā)現(xiàn)在Al(111)面的三重洞位(fcc)，H2分子分解為H原子?？臻g構型表明，Ti原子吸附于三重洞位(fcc)后向Al表面內(nèi)部凹陷，同時周圍Al原子向外凸出，這增大了Al與H2分子的接觸面積。態(tài)密度及Mulliken電荷集居數(shù)分析表明，H與Al原子存在較強的共價鍵作用，這為Al-H類物質以及Na3AlH6和NaAlH4的生成奠定了基礎。分析表明H2分子的解離主要是A

4、l原子和Ti原子的共同作用，這不同于傳統(tǒng)上認為H2分子的解離僅是Ti原子作用的觀點。Ti的作用主要是向表面Al原子提供電子進而促進Al-H間作用。過渡態(tài)搜尋結果表明，Ti的摻入有效的降低了H2分子分解所需的激活能。
　　 第6章研究了有，Ti摻雜及純NaH(100)表面H2分子的吸附情況，發(fā)現(xiàn)Ti摻雜后的NaH(100)面有利于H2分子分解與富集。
　　 以上結論有望對深入分析Ti的催化機理提供一定的理論支持，同時對含T