襯底對(duì)NH3BH3脫氫的影響的第一性原理研究.pdf

1、隨著人類社會(huì)的高速發(fā)展，科技進(jìn)步的同時(shí)也造成了越來(lái)越多的化石能源的消耗。地球上的化石能源一直是人類所用能源的主要來(lái)源，然而，對(duì)化石能源的過(guò)度開(kāi)發(fā)使用造成了化石能源瀕臨枯竭，現(xiàn)存的化石能源的總量已經(jīng)不能承受人類的無(wú)度索取。所以，尋找清潔無(wú)污染的新能源成為當(dāng)務(wù)之急。
　　氫作為很好的能源載體，引起了人們的極大興趣。氫的存儲(chǔ)問(wèn)題是氫燃料電池汽車的推廣應(yīng)用面臨的最大問(wèn)題之一。為了解決這個(gè)問(wèn)題，人們已經(jīng)研究了多種儲(chǔ)氫材料。其中，NH3BH3

2、是非常具有前景的儲(chǔ)氫材料之一。
　　本文運(yùn)用第一性原理方法針對(duì)襯底對(duì)于儲(chǔ)氫材料 NH3BH3的脫氫的作用進(jìn)行了一系列的研究工作，使用了不同的襯底來(lái)進(jìn)行分析。
　　第一章，首先介紹了當(dāng)前人類面臨能源危機(jī)問(wèn)題。環(huán)境污染嚴(yán)重，尋求清潔無(wú)污染的新能源成為當(dāng)務(wù)之急。作為新型能源載體——?dú)?，引起了人們的極大興趣。如何有效的儲(chǔ)存氫氣是氫燃料電池汽車的推廣應(yīng)用中亟待解決的最大問(wèn)題之一。接著對(duì)于當(dāng)前的儲(chǔ)存氫氣的方法進(jìn)行了簡(jiǎn)單的概括。其中，最具

3、有發(fā)展前景的儲(chǔ)氫材料之一NH3BH3吸引了越來(lái)越多人的注意力。關(guān)于NH3BH3的脫氫反應(yīng)的研究工作已經(jīng)進(jìn)行了很多，本文中我們要用第一性原理方法來(lái)分析研究襯底對(duì)于NH3BH3的脫氫的影響作用。
　　第二章，闡述了本文所用的主要方法——基于密度泛函理論的第一性原理計(jì)算，以及所用到的一些理論知識(shí)基礎(chǔ)和計(jì)算軟件。
　　第三章，從不加襯底的單獨(dú)NH3BH3的脫氫反應(yīng)和加了不同結(jié)構(gòu)的石墨烯襯底的NH3BH3的脫氫反應(yīng)進(jìn)行對(duì)比分析，找出襯

4、底對(duì)于NH3BH3的脫氫的影響作用。不加襯底的NH3BH3的脫氫勢(shì)壘為1.67 eV，加了襯底之后，脫氫勢(shì)壘發(fā)生了明顯的變化。當(dāng)完整的石墨烯，有一個(gè)空位缺陷的石墨烯，一個(gè) B原子取代的石墨烯，一個(gè)N原子取代的石墨烯，585雙空位石墨烯，5577單空位重組石墨烯作襯底時(shí)，脫氫勢(shì)壘分別為0.68 eV，0.75 eV，1.28 eV，1.48 eV，1.66 eV，0.57 eV。當(dāng)襯底是完整的石墨烯，有一個(gè)空位的石墨烯，5577單空位重組

5、的石墨烯時(shí)，它們的脫氫勢(shì)壘要比B-N鍵斷裂能低，也就是說(shuō)，反應(yīng)產(chǎn)物中生成H2要比 NH3容易一些。通過(guò)分析原子所帶電荷，可以發(fā)現(xiàn)，從襯底到 NH3BH3分子之間的電荷轉(zhuǎn)移會(huì)使得脫氫勢(shì)壘降低，但是，電荷轉(zhuǎn)移的變化量似乎對(duì)于脫氫勢(shì)壘沒(méi)有什么影響作用。此外，脫氫勢(shì)壘與吸附能之間還存在著一個(gè)趨勢(shì)，那就是脫氫勢(shì)壘隨著吸附能的降低而增加。
　　第四章，接著使用第一性原理對(duì)于Mg3N2(111)，F(xiàn)e(111)，氫鈍化的石墨烯作襯底時(shí) NH3B