Li修饰的C24团簇的储氢性能

利用密度泛函理论研究了Li原子修饰的C₂₄团簇的储氢性能. Li原子在C₂₄团簇表面的最佳结合位是五元环. Li原子与C₂₄团簇之间的作用强于Li原子之间的相互作用, 能阻止它们在团簇表面发生聚集. 当Li原子结合到C₂₄表面时, 它们向C原子转移电子后带正电荷. 当氢分子接近这些Li原子时, 在电场作用下发生极化, 通过静电相互作用吸附在Li原子周围. 在Li修饰的C₂₄复合物中, 每个Li原子能吸附两到三个氢分子, 平均吸附能处于0.08到0.13 eV/H₂范围内. C₂₄Li₆能吸附12个氢分子, 储氢密度达到6.8 wt%.     

Pt/Ce4O8团簇催化活性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算程序包VASP（Vienna ab-initio Simulation Package）,采用投影缀加平面波（Projector augmented wave,PAW）方法和具有三维周期性边界条件的超原胞模型,对Pt在Ce₄O₈团簇上的吸附特性进行了研究,结果表明Pt在Ce₄O₈团簇上的吸附作用很强,其吸附能大于Pt在CeO₂晶体表面的吸附能.所得吸附构型可分为三类:单键类,双键类和多键类.对其中最稳定吸附构型的电子结构分析表明:Pt的吸附诱导出了间隙态.该态距离费米能级很近,使Pt/Ce₄O₈团簇活性很强.Pt与Ce₄O₈团簇发生了部分电荷转移,从而使其中的一个Ce⁴⁺还原为Ce³⁺.这些结果有助于理解在纳米尺度范围内Pt与CeO₂的协同作用.     

B12N12纳米笼：潜在的二氧化氮检测传感器

利用密度泛函理论通过计算吸附能量、HOMO/LUMO能隙变化、电荷转移、结构扭曲等研究二氧化氮分子在B12N12纳米笼的吸附．此外,通过计算B₁₂N₁₂的电子结合能、Gibbs自由能、态密度和分子表面的静电势研究其稳定性和其它特性．B₁₂N₁₂纳米笼吸附二氧化氮显示三种构型．B₁₂N₁₂团簇的HOMO/LUMO能隙变化对二氧化氮分子的存在非常敏感,从自由团簇的6.84 eV降为NO₂/团簇稳定团簇的3.23 eV．团簇的导电性被极大地提高,表明B₁₂N₁₂纳米簇可能是潜在的二氧化氮气体分子检测传感器.     

笼状团簇Mg12B24结构与性质的密度泛函理论研究

运用杂化密度泛函B3LYP方法,在6-31G*水平上优化得到了一种Mg₁₂B₂₄团簇的笼状稳定结构,其IR最强吸收峰位于205.23 cm^-1,Raman谱的最强峰位于242.63 cm^-1. Mg₁₂B₂₄团簇笼状结构中B原子主要是sp杂化轨道参与成键,Mg原子主要是s轨道参与成键.团簇中B原子层堆积了大量的电子,表明MgB₂的超导作用主要发生在B原子层;B原子层电子存在较强的离域性,也为超导电性提供了条件;Mg原子起了提供电子的作用.     

CLi+5超碱团簇的结构及储氢性能的理论研究

利用密度泛函理论( B3LYP) 方法,在 6 - 311 + + G ( d,p) 基组水平上,对超碱团簇 CLi₅及其阳离子体系 CLi₅⁺的几何结构和稳定性等物理化学性质进行理论计算,并进一步研究它们的储氢性能． 分析可知,CLi₅⁺超碱离子团簇结构相比中性 CLi₅团簇结构动力学稳定性要高,表面吸氢能力更强． 氢分子在 CLi₅⁺表面能以介于物理吸附与化学吸附之间的形式吸附,每个 Li 原子最多可以有效吸附三个 H₂,平均吸附能处于 1. 065 ～ 2. 732 k Cal/mol 范围内,储氢质量分数可达 39. 30 wt % ,表明 CLi₅⁺超碱离子团簇可以作为一种理想的储氢材料．     

C@Al_(12)团簇吸附H的密度泛函理论研究

利用密度泛函理论的方法研究了C@Al12Hn(1≤n≤7)团簇的结构和稳定性.n为偶数的C@Al12Hn具有更高的稳定性,大的HOMO-LUMO能隙、H原子的结合能以及高的垂直电离势表明这些团簇具有很高的物理和化学稳定性.最高占据分子轨道电荷密度分析显示,偶数n的C@Al12Hn团簇中,一对H原子倾向于占据相反的位置.变形电荷密度分析表明H原子与主体C@Al12之间的结合表现为共价键的特征.对奇数n的C@Al12Hn都具有1μB的磁矩.     

特定位点上CO2与(TiO2)n团簇相互作用的第一性原理研究

本文基于密度泛函理论系统地研究了(TiO₂)_n团簇上二氧化碳(CO₂)的吸附和活化性质. 计算结果表明,CO₂更倾向于吸附在(TiO₂)_n团簇的桥氧原子上,形成“化学吸附”碳酸盐络合物. 而CO更倾向于吸附到末端Ti-O的Ti原子上. 发现计算得到的碳酸盐振动频率值与实验获得的结果非常吻合,这表明配合物中CO₂的几何构型与其线性型相比,有微小的弯转. 通过对电子结构、电荷密度、电离势、HOMO-LUMO以及态密度的分析,证实了CO₂与团簇之间的电荷转移以及相互作用. 从预测的能量分布图来看,(TiO₂)_n团簇上的CO₂活化与结构密切有关,相比于块体的TiO₂,CO₂在团簇结构上更易于吸附和活化.     

锂原子修饰B6团簇的储氢性能研究

利用密度泛函理论研究B₆和Li_mB₆ (m= 1–2)团簇的结构及其储氢性能. 结果表明, 氢分子在B₆团簇的三种可能结构中均发生解离吸附, Li原子在B₆团簇表面不发生团聚,每一个Li原子均吸附几个氢分子. 其中以两个Li原子修饰笼形B₆团簇吸附完整氢分子数最多,储氢质量分数为20.38%, 氢分子的平均吸附能为1.683 kcal/mol,表明了它在常温常压条件下作为储氢材料的可行性. 关键词： mB₆ (m=1-2)团簇')" href="#">Li_mB₆ (m=1-2)团簇 密度泛函理论(DFT) 吸附能 储氢性能     

Y3Al5O12的热输运性质的第一性原理研究

基于密度泛函微扰理论（DFPT）结合模守恒赝势方法进行晶格动力学模拟.得到了钇铝石榴石（YAG）的声子态密度、分波声子态密度和声子的色散谱.利用第一Brillouin区的特殊点取样方法,计算了YAG的比热容和布局数平均的声子群速度.在非谐相互作用下,利用Fermi黄金公式结合第一Brillouin区的特殊点取样方法,得出了YAG非谐声子平均自由程.综合考虑了两种声子散射机制,得到了YAG陶瓷的热导率.结果表明,对于YAG陶瓷,在低温时,晶界散射将对热阻起主要作用;在高于一定温度时,三声子相互作用对热阻的贡献将占主导地位.同时也从理论上证明了Sato等提出的在室温以上,YAG陶瓷与单晶的热导率的差异可以忽略的观点.所得到的热导率、比热容随温度的变化与实验结果很好地符合.     

Pt/Ce4O8团簇催化活性的第一性原理研究

基于密度泛函理论的第一性原理计算程序包VASP(Vienna ab-initio Simulation Package), 采用投影缀加平面波(Projector augmented wave, PAW)方法和具有三维周期性边界条件的超原胞模型, 对Pt在Ce4O8团簇上的吸附特性进行了研究. 结果表明Pt在Ce4O8团簇上的吸附作用很强,其吸附能大于Pt在CeO2晶体表面的吸附能. 所得吸附构型可分为三类：单键类, 双键类和多键类. 对其中最稳定吸附构型的电子结构分析表明：Pt的吸附诱导出了间隙态. 该态距离费米能级很近,使Pt/Ce4O8团簇活性很强. Pt与Ce4O8团簇发生了部分电荷转移, 从而使其中的一个Ce4+还原为Ce3+. 这些结果有助于理解在纳米尺度范围内Pt与CeO2的协同作用.     

Na decorated B6 cluster and its hydrogen storage properties

The structures and hydrogen storage properties of sodium atoms decorated B6 clusters are investigated by the B3LYP method with a 6-311＋G （d, p） basis set. For NamB6 （m = 1-3） clusters, Na atoms are always inclined to separate far enough from each other and not cluster together on a B6 cluster surface so that each Na atom has sufficient space to bind hydrogen molecules. The hydrogen storage gravimetric density of a two Na atoms decorated B6 cluster is 17.91 wt% with an adsorption energy per H2 molecule （AAE/H2） of 0.6851 kcal.mo1^-1. The appropriate AAE/H2 and preferable gravimetric density of the two Na atoms decorated B6 cluster complex indicate that it is feasible for hydrogen storage application in ambient conditions.     

Hydrogen storage capabilities of the most stable isomers of NanBm (m+n=6) clusters

The most stable isomers of NanBm(m+n=6) clusters and their hydrogen storage properties are investigated by means of density functional theory with a 6-311+G(d) basis set. To study the hydrogen storage properties,all of the stable structures of Na n BmHx (m+n=6) clusters have been optimized. It shows that boron atoms of Na n B m are separated from the other boron atoms,and form satellite BHx (x=3,4) clusters around the centre,which attach to the system by a bridging bond of a hydrogen atom or an Na atom. Compared with the hydrogen storage capabilities,the Na3B3 has the highest hydrogen storage capacity among Na n B m clusters. The binding energies,interaction energies of hydrogen atom with Na n B m clusters and second difference in energy of Na3B3Hx clusters have been calculated. The results show that the stability of the Na n B m H x clusters present an odd-even oscillatory effect,as the number of H atoms increases.     

Effect of γ-Al2O3 substrate on NO2 interaction with supported BaO clusters

BaO oxide is the main storage component of the NO_x storage and reduction catalysts. Herein, the interactions between the NO₂ molecule and the unsupported as well as γ-Al₂O₃ supported BaO clusters have been studied using the first principle density functional theory calculation. Our results indicated that there is a strong synergetic effect involving both the BaO clusters and the surface of the γ-Al₂O₃ substrate toward NO₂ adsorption. The interfacial region between the monodispersed BaO cluster and the substrate surface that allows NO₂ to bond with the cluster and the surface simultaneously was shown to be optimal for NO₂ adsorption.     

Geometric,stable and electronic properties of Aun-2Y2（n=3-8） clusters

Employing first-principles methods,based on the density function theory,and using the LANL2DZ basis sets,the ground-state geometric,the stable and the electronic properties of Aun-2Y2 clusters are investigated in this paper.Meanwhile,the differences in property among pure gold clusters,pure yttrium clusters,gold clusters doped with one yttrium atom,and gold clusters doped with two yttrium atoms are studied.We find that when gold clusters are doped by two yttrium atoms,the odd-even oscillatory behaviours of Aun-1Y and Aun disappear.The properties of Aun-2Y2 clusters are close to those of pure yttrium clusters.     

GamPn和GamP-n团簇结构及其光电子能谱的理论研究

采用密度泛函理论中B3LYP泛函方法，在6—31G^*水平上，对Ga_mP_n(m+n≤5)团簇及其阴离子的几何构型和振动光谱性质进行了研究. 在相同水平下计算了Ga_mP^-_n(m+n≤5)的垂直电离能和Ga_mP_n(m+n≤5)的绝热电子亲核势. 结果表明：单线态稳定结构有较高的对称性，二重态的稳定结构对称性相对较低. 关键词： mP_n和Ga_mP^-_n团簇')" href="#">Ga_mP_n和Ga_mP^-_n团簇 密度泛函理论 光电子能谱     

Hydrogen storage in BC3 composite single-walled nanotube:a combined density functional theory and Monte Carlo investigation

This paper applies a density functional theory(DFT) and grand canonical Monte Carlo simulations(GCMC) to investigate the physisorptions of molecular hydrogen in single-walled BC 3 nanotubes and carbon nanotubes.The DFT calculations may provide useful information about the nature of hydrogen adsorption and physisorption energies in selected adsorption sites of these two nanotubes.Furthermore,the GCMC simulations can reproduce their storage capacity by calculating the weight percentage of the adsorbed molecular hydrogen under different conditions.The present results have shown that with both computational methods,the hydrogen storage capacity of BC 3 nanotubes is superior to that of carbon nanotubes.The reasons causing different behaviour of hydrogen storage in these two nanotubes are explained by using their contour plots of electron density and charge-density difference.     

三明治结构graphene-2Li-graphene的储氢性能

本文使用密度泛函理论中的广义梯度近似对扩展三明治结构graphene-2Li-graphene的几何结构、电子性质和储氢性能进行计算研究.计算得知:位于单层石墨烯中六元环面心位上方的单个Li原子与基底之间的结合能最大(1.19 eV),但小于固体Li的实验内聚能(1.63 eV),然而,在双层石墨烯之间的单个Li原子与基底的结合能增加到3.41 eV,远大于固体Li的实验内聚能,因此位于双层石墨烯之间的多个Li原子不会成簇,有利于进一步储氢.扩展三明治结构graphene-2Li-graphene中每个Li原子最多可以吸附3个H_2分子,储氢密度高达10.20 wt.%,超过美国能源部制定的5.5 wt.%的目标.该体系对1—3个H_2分子的平均吸附能分别为0.37,0.17和0.12 eV,介于物理吸附和化学吸附(0.1—0.8 eV)之间,因此该体系可以实现常温常压下对H_2的可逆吸附.通过对态密度分析可知,每个Li原子主要通过电场极化作用吸附多个H_2分子.动力学和巨配分函数计算表明graphene-2Li-graphene结构对H_2分子具有良好的可逆吸附性能.该研究可以为开发良好的储氢材料提供一个好的研究思路,为实验工作提供理论依据.