BnTi团簇的结构演化和YmSi@Al12团簇的贮氢性能

论文摘要

本文应用密度泛函理论中的广义梯度近似研究了BnTi （n=1-12）团簇基态结构、电子性质以及钇覆盖Si@Al12团簇的贮氢性能。本论文主要内容如下:利用密度泛函理论广义梯度近似方法得到了BnTi （n=1-12）团簇的基态结构,并讨论了电子性质和磁性质。结果表明,n≤5时,BnTi基态结构呈平面或准平面,n>5时,Ti原子倾向于与较多的B原子成键而呈三维结构。由二阶能量差分得出B3Ti、B5Ti、B10Ti为幻数团簇。Mulliken布居分析显示BnTi团簇中电荷由Ti原子向近邻B原子转移且以共价键与离子键共存;除BTi磁矩为5μB外,其余团簇磁矩处于0-2μB之间;团簇总磁矩主要由Ti原子的3d轨道和个别B原子提供。B3Ti和B7Ti团簇中,B原子表现为反铁磁性。利用密度泛函理论系统地研究了YmSi@Al12（m=1-3）团簇及其贮氢性质。结果表明,在所研究的尺度范围内,钇原子未在Si@Al12团簇上团聚;每个钇原子按18电子规则吸附氢分子,其中Y3Si@Al12团簇可以吸附16个完整氢分子,贮氢质量分数为5.0 %,平均吸附能处于0.324～0.527 eV之间,较为理想的吸附能说明在室温条件下吸氢和脱氢是可行的。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 第一章 团簇简介
• 1.1 团簇的性质与研究意义
• 1.2 团簇研究的任务与方向
• 1.3 团簇的实验合成与检测
• 1.3.1 真空合成法
• 1.3.2 气相合成法
• 1.3.3 凝聚相合成法
• 1.3.4 团簇的检测与表征
• 1.4 团簇的理论研究方法
• 1.4.1 量子力学方法
• 1.4.2 分子力学方法
• 1.4.3 分子动力学方法
• 1.4.4 蒙特卡罗方法
• 1.5 团簇的幻数
• 1.6 团簇的磁性
• 1.7 本论文的研究意义与主要内容
• 参考文献
• 第二章 密度泛函理论
• 2.1 密度泛函理论中的基本概念
• 2.1.1 Thomas-Fermi 模型
• 2.1.2 Hohenberg-Kohn 定理
• 2.1.3 Kohn-Sham 方程
• 2.1.4 交换关联能
• 2.2 常用计算软件包
• 2.2.1 Materials Studio 软件介绍
• 2.2.2 GAUSSIAN 软件介绍
• 参考文献
• nTi （n=1-12）团簇的结构和电子性质'>第三章 B_nTi （n=1-12）团簇的结构和电子性质
• 3.1 计算方法
• 3.2 结果与讨论
• 3.2.1 几何结构
• 3.2.2 相对稳定性
• 3.2.3 Mulliken 布局分析及磁性
• 3.3 结论
• 参考文献
• 12团簇的贮氢性能'>第四章 钇覆盖Si@ Al₁₂团簇的贮氢性能
• 4.1 计算方法
• 4.2 结果与讨论
• 4.3 结论
• 参考文献
• 攻读学位期间发表的学术论文
• 致谢