许文杰 胡自玉 邵晓红

(北京化工大学理学院,北京100029)

Li修饰B12N12储氢行为的密度泛函理论研究

许文杰 胡自玉 邵晓红*

(北京化工大学理学院,北京100029)

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Li修饰的B12N12笼子的储氢行为.计算结果表明:Li原子吸附在B12N12笼子的四元环和六元环相交的B－N桥位上,相对于其它六个高对称吸附位置更稳定,B12N12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-N site).每个Li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,B12N12笼子总的储氢量(氢分子)达到9.1%(w).

第一性原理;修饰;B12N12;储氢;吸附能

1 引言

Golberg1,2、Ma3、Oku4-7等用强电子束在高温下照射氮化硼发现孤立的单层空心正八面体的BN笼状结构以来,(BN)n因结构稳定、耐高温、宽带隙等特点受到广泛关注.Folwer等8使用Spiral算法生成了所有由四元环与六元环形成的(BN)n(n=4-30)结构,发现(BN)12具有Th的对称结构,是包含四元环和六元环数目最小的多面体.Chattaraj等9用密度泛函理论(DFT)方法研究了nH2@B12N12(n=1-12)体系的稳定性,其中B12N12最多在表面可以吸附12个氢分子,折合储氢量为7.45%(w).该研究结果表明B12N12是有希望的储氢材料.

Li等金属原子修饰被视为有效提高储氢量的方法之一.10-17Sun等18通过DFT和分子动力学模拟(MD)方法研究了Li修饰的B36N36的储氢行为,研究结果表明Li修饰在B36N36上可以有效提高储氢量.此外,Wen10和Sun18等的研究结果表明氢气倾向于以分子形式吸附在纯的B36N36笼子……