B12Sc4和B12Ti4团簇的储氢性质.pdfVIP

物理化学学报 (WuliHuaxueXuebao) 1854 ActaPhys．一Chim．Sin．2012，28(8)，1854—1860 August [Article] doi：10．3866／PKU．WHXB201205151 、 nⅣ．whxb．pku．edu．ci1 B，2Sc4和B，2Ti4团簇的储氢性质 马丽娟 王剑锋 贾建峰 武海顺 (山西师范大学化学与材料科学学院，山西临汾041004) 摘要： 提出了两个稳定的团簇B，Sc,$NB，Ti，基于理论计算，研究了它们的结构与储氢性质．结果发现，在这 两个稳定的团簇中，过渡金属原子不会聚合在一起而影响它们对氢气的吸附．B SC4最多可以吸附12个氢分 子，达到7．25％ (质量分数)的储氢量，它的平均每氢分子吸附能量为一10．5kJm·ol～．B，Ti最多只能吸附8个氢 分子，储氢量为4．78％，但其平均每氢分子吸附能量可达一50-2kJ·mol～．进一步计算表明，即使在 77K，也需 要很高的氢气压力才能使12个氢分子都吸附到B，Sc．上．电子结构分析表明，B，Ti-门H：吸附结构中的Kubas 作用要大于相应B，Sc4-nH结构中的Kubas作用． 关键词：硼团簇：金属掺杂：储氢：吸附：从头算 中图分类号：0641 HydrogenStoragePropertiesofB12Sc4andB12TLClusters MALi—Juan WANG Jian—Feng JIAJian-Feng W UHal—Shun (SchoolofChemistryandMaterialsScience,ShanxiNormalUniversity,Linfen041004,ShanxiProvince,PR．China) Abstract： Thestructuresandhydrogen storagepropertiesoftwo stableB12Sc4andB12Ti4clustershave beeninvestigatedusingabinitiocalculations．Nometalatom clusteringoccursintheclusters．TheB12Sc4 hosts12H2toachieve7．25％ (massfraction)hydrogenstoragecapacitywithanaveragebindingenergy (ABE)of一1O．4kJ·mol～perH2，whiletheB12Ti4canonlyhost8H2(4_78％，massfraction)withahigherABE (一fi0．2kJ·mol～perH2)．HighhydrogenpressureisneededforB12Sc4tohold12H2，evenat77K． ElectronicstructureanalysisindicatesthattheKubasinteractionintheB12Ti4-nH2complexismuchstronger thanthatintheB12Sc4一门H2complex． KeyWords： Boroncluster； Metaldoping； Hydrogenstorage； Adsorption； Abinitiocalculation 1 IntrOductiOn rdogenenergy,evenhtougheachwaypossessesdesirablechar— Hydrogeniswidelyviewedasthen