鈧、鈦、釩摻雜的共價(jià)有機(jī)骨架儲(chǔ)氫性能的理論研究.pdf

1、為了使?jié)崈羟覠崮苄矢叩臍淠茉吹玫匠浞值乩?，科研工作者們致力于研究和開發(fā)各種儲(chǔ)氫材料，其中骨架結(jié)構(gòu)材料包括金屬有機(jī)骨架（MOF）和共價(jià)有機(jī)骨架（COF）以其比表面積大、孔隙率高、熱穩(wěn)定性好、晶體密度小等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)成為研究中的熱門，受到各界的矚目。
　　因大量文獻(xiàn)中提到硼的取代和金屬的摻雜可能加強(qiáng)金屬與基底及金屬與氫氣之間的相互作用，我們并從中受到啟發(fā)，設(shè)計(jì)了一種硼取代的二維的COF結(jié)構(gòu)C24B6H18。C24B6H18位于六方晶

2、胞中，以苯分子作為支點(diǎn)，將三個(gè)B2C4H4單元連接在一起。金屬原子與苯分子之間的相互作用較弱，更易與B2C4H4單元相結(jié)合，形成儲(chǔ)氫活性位點(diǎn)，故我們期望通過金屬修飾來增強(qiáng)此骨架結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫性能。
　　首先使用高斯09程序計(jì)算Sc、Ti、V修飾C4B2H6單元的儲(chǔ)氫能力并進(jìn)行零點(diǎn)能校正和基組重疊誤差校正，研究它們與氫分子的結(jié)合能力，第一原理計(jì)算的結(jié)果顯示，Sc、Ti、V與H2是在Kubas作用下相互吸引的。在單元結(jié)構(gòu)中每個(gè)Sc、V原子

3、最多可吸附4個(gè)、3個(gè)氫分子，氫分子的平均吸附能為0.17e V/H2、0.36e V/H2。而對(duì)于Ti來說，C4B2H6Ti2:2nH2（n=1，2，3）中都存在氫分子解離、氫以原子形式吸附到Ti上的情況，C4B2H6Ti2:4H2、C4B2H6Ti2:6H2所對(duì)應(yīng)的氫分子的平均吸附能僅為0.04 eV、0.05 eV，同時(shí)從n=1到n=2的吸氫過程難以實(shí)現(xiàn)，對(duì)應(yīng)連續(xù)吸附能變化為-0.16 eV。故Sc、V修飾的C4B2H6單元適合于儲(chǔ)