Li修饰B12N12储氢行为的密度泛函理论研究.pdf

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1、物理化学学报(WuliHuaxueXuebao)JulyActaPhys．一Chim．Sin．2012，28，1721—1725l72l[Article]doi：10．3866／PKU．WHXB201205091ⅥnⅣ．whxb．pku．edu．cnLi修饰B，2N，2储氢行为的密度泛函理论研究许文杰胡白玉邵晓红’(北京化工大学理学院，北京100029)摘要：采用基于密度泛函理论(DFT)的第一性原理投影缀加波方法，研究了Lj修饰的B12N,2笼子的储氢行为．计算结果表明：Li原子吸附在BN笼子的四元环和六元环相交的B—N桥位上，相对于其它六

2、个高对称吸附位置更稳定，BN笼子周围最多可以吸附3个Li原子，最稳定的构型是三个Li原子同时吸附在N原子顶位(Top-Nsite)．每个U原子的周围能吸附三个氢分子，笼子外侧还可以吸附两个氢分子，内部最多可以吸附5个氢分子．考虑到笼内和笼外的吸附，B，N笼子总的储氢量(氢分子)达到9．1％(w)．关键词：第一性原理：修饰：B，N，：储氢：吸附能中图分类号：O641DensityFunctionalTheoryStudyonLi-DecoratedB12N12CageforHydrogenStorageBehaviorXUWen—JieHUZ_

3、．YuSHADXiao—Hong(CollegeofScience，BeijingUniversityofChemicalTechnology,Beijing100029,R．China1Abstract：HydrogenstoragebehayiorinaLi-—decoratedB12N12cageisinvestigatedusingfirst·principlescalculationsbasedOndensityfunctionaltheory(DFT)．Intheoptimizedadsorptionstructure，three

4、LiatomsareadsorbedabovetheNatomoftheB12N12cage(ToP—Nsite)．EachLiatomisadsorbedonthebridgesiteOfB—Nbetweenthefour-andsix-memberedrings．Inaddition，eachLiatomintheB12N12cageadsorbsthreeH2molecules，andtwoH2moleculesareadsorbedOUtsidetheBt2N12cage，withanaverageH2adsorptionenergy

5、of-0．14eVInsidetheB，2N12cage，theadsorbedhydrogenremainsinthemolecularform．OurworkshowsthatthemaximumhydrogenstoragecapacityofLi—decoratedB12N12cageiS9．1％(w)．KeyWords：Firsl_princIples：Decoration；B12N12；Hydrogenstorage；Adsorptionenergy1引言论(DFT)方法研究了nH：@BN=1—12)体系的稳Golberg、Ma、

6、Oku等用强电子束在高温下定性，其中B2N最多在表面可以吸附l2个氢分子，照射氮化硼发现孤立的单层空心正八面体的BN笼折合储氢量为7．45％(w)．该研究结果表明B。2N：是状结构以来，(BN)因结构稳定、耐高温、宽带隙等特有希望的储氢材料．点受到广泛关注．Folwer等。使用Spiral算法生成了Li等金属原子修饰被视为有效提高储氢量的所有由四元环与六元环形成的(BN)=4—30)结构，方法之一．Sun等通过DFT和分子动力学模拟发现(BN)：具有的对称结构，是包含四元环和六(MD)方法研究了Li修饰的B6N的储氢行为。研究元环数目最小的多

7、面体．chattarai等用密度泛函理结果表明Li修饰在B，上可以有效提高储氢量．Received：February13，2012；Revised：May7，2012：PublishedonWeb：May9，2012．Correspondingauthor．Email：shaoxh@mail．butt．edu．cn；Tel：+8610—64433867．TheprojectwassupportedbytheNationalNaturalScienceFoundationofChinaf5l102009)andFundamentalResear

8、chFundsfortheCentralUniversities．China(JD1109)．国家自然科学基金(51102009)和中央高校基础基金(JDI109)