钛取代掺杂pyracylene的结构及其储氢理论研究

发布时间：2021-10-20 23:10

　　近年来,由于氢气具备来源丰富,无污染,储能高和使用效率大等优点,氢能源受到广大学者的青睐,但是氢气如何储存以备利用是一个棘手的问题。寻找高效的储氢材料,成了广大科研工作者的工作重点。经过不懈的努力,越来越多的新型储氢材料在理论上被发现,实验上被合成。本文基于密度泛函理论,利用Gaussian 03软件对金属Ti取代掺杂pyracylene的结构以及相应的储氢能力进行系统的研究。首先,我们用Ti原子对pyracylene的四个不同的位置进行取代掺杂,经过Gaussian 03的分析,我们能够得到其中最稳定的结构。接着,对各个掺杂后之后的结构进行吸氢研究。结果发现,所有的取代物中,在III位取代之后的结构最稳定,而且其相应的储氢能力最强。 

【文章来源】：吉林大学吉林省 211工程院校 985工程院校 教育部直属院校

【文章页数】：79 页

【学位级别】：硕士

【部分图文】：

Pyracylene分子结构及四类取代位置示意图

aussView 成键标准，当 Ti 原子和 C 原子之间距离小于 2画上。较Ti原子取代各个位置C原子的难易程度，我们引入“取将其计算公式定义为：Esub=E(C13TiH8)+E(C)-E(py)-代表的是Ti取代后体系的总能量；E(C)代表被Ti“置换”出)代表被取代前pyracylene的总能量；E(Ti)代表取代前Ti原当取代能为正值时，说明该取代过程是吸热的，反之是放原子和钛原子的电子自旋多重度是 3，这与它们相应的外还可从其相应的单点能的大小可以比较出最稳定的状态， 1 和 3 时的单点能分别约为-37.79 hartree和-37.86 hartreTi原子的电子多重度为 1 和 3 时的单点能分别约为-849tree，两者相差约 1.49 eV。由此也可以看出电子自旋多重原子能量低，较稳定。

图 3.3：选用 mPWPW91/6-31G(d,p)优化各取代物吸附一个氢分子后的结构示意图（A 、B 和 C 分别代表不同视角）(1)I 位时，氢分子从 Ti 原子的一侧进攻，两氢原子到 Ti 原子的距离分别是3.000 和 3.740 。优化后的结构显示，氢以分子的形式被吸附在 Ti 原子附近，母体结构与吸附前相比基本没有变化。但是从表 3.3 的 I 中，我们可以发现一些变化：①虽然被吸附的氢仍保持分子形式，但其键长明显增加到 0.766 ，分子中两氢原子距离 Ti 的长度分别为 2.029 和 2.042 ；②氢分子被吸附后，母体结构中 Ti 原子相邻的 C 原子两两成键键长基本没有变化，Ti 原子与 C1、C5 和 H 成键键长也基本没有变化，但是与 C2、C3 和 C4 成键键长均有显著增加，特别是与 C3 成键键长增加得非常明显，由此可见这个氢分子被 Ti 原子作用吸附时，同时也作用于 Ti 原子，使之远离 C2、C3 和 C4。(2)II 位时，氢分子从 Ti 原子的顶部进攻，其中两氢原子到 Ti 原子的距离分别是 4.000 和 4.740 。优化后的结构显示，母体结构基本没有变化，氢也


本文编号：3447769