NaAlH-,4-吸氫過(guò)程中Ti的催化機(jī)理的第一性原理研究.pdf

1、NaAlH4因其具有較高的儲(chǔ)氫容量(理論：5.6％wt.％)及較溫和的循環(huán)條件而被認(rèn)為是最有實(shí)用價(jià)值的儲(chǔ)氫體系，而對(duì)于其加入含Ti化合物后的吸氫機(jī)制目前尚不清楚，這阻礙了該儲(chǔ)氫體系的實(shí)際應(yīng)用。本文運(yùn)用第一性原理對(duì)Ti在NaAlH4體系吸氫過(guò)程中的催化作用的機(jī)理進(jìn)行了研究，具體內(nèi)容如下：
　　 第3章對(duì)一個(gè)Ti原子在純削(100)、(110)和(111)面的吸附過(guò)程進(jìn)行了研究，計(jì)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(wú)定形的TiAln(n＞1)物質(zhì)。
　　 第4章對(duì)一個(gè)H2分子在純Al(100)、(110)和(111)面的吸附情況進(jìn)行了研究，計(jì)算了吸附能和H2分子的解離能。對(duì)H2分子解離過(guò)程中過(guò)渡態(tài)的搜尋結(jié)果表明，純Al表面H2分子分解時(shí)需要克服0.51004eV的勢(shì)壘，說(shuō)明純Al與H2分子在常溫下很難發(fā)生反應(yīng)，這與實(shí)驗(yàn)結(jié)論相符。
　　 第5章在第3章結(jié)論基礎(chǔ)上，研究了一個(gè)H2分子在

3、Ti摻雜后的Al表面的吸附狀況，計(jì)算了H2分子的鍵長(zhǎng)、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(gòu)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(shí)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(qiáng)的共價(jià)鍵作用，這為Al-H類物質(zhì)以及Na3AlH6和NaAlH4的生成奠定了基礎(chǔ)。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(rèn)為H2分子的解離僅是Ti原子作用的觀點(diǎn)。Ti的作用主要是向表面Al原子提供電子進(jìn)而促進(jìn)Al-H間作用。過(guò)渡態(tài)搜尋結(jié)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(jié)論有望對(duì)深入分析Ti的催化機(jī)理提供一定的理論支持，同時(shí)對(duì)含T