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氢能是被公认的环保型能源，具有高效可再生的特性，它有望取代化石燃料成为21世纪新型绿色可持续能源。为了更好地在应用时储藏氢能源，储氢材料应具有良好的储氢性能以及常温常压下较大的质量和体积密度，且储氢过程可逆等特点。因为二维结构具有较大的表面体积比，二维材料在作为储氢方面的媒介正受到广泛的研究。二维硒化锗（2DGeSe）在不断增长的二维材料家族中已经成为一种重要的电子材料，其储量丰富，环境友好。但对于二维GeSe在储氢方面的研究还缺乏，迫切需要探索以该二维材料为基础的下一代储氢介质，并研究其储氢性能。
本文基于第一性原理计算，研究了碱金属原子对于二维GeSe的储氢性能调制效应。开展的研究主要有：碱金属原子在二维GeSe表面的微观结构与电子性质；碱金属原子在二维GeSe表面的扩散机制；碱金属原子修饰的二维硒化锗吸附氢气的微观结构与电子性质；以及碱金属原子修饰的二维硒化锗的储氢性能及可逆性等。获得的主要结论如下：
(1)研究了碱金属原子在二维GeSe表面的微观结构和电子性质。发现碱金属原子（Li、Na、K）的结合能在高对称性吸附位点H1位点（两个Se原子和相邻的Ge原子构成的四方形中心）最高，吸附最稳定。在研究的碱金属原子中，Li原子与二维硒化锗原子层之间的静电相互作用最强，其成键方式主要为离子键。通过过渡态计算发现碱金属原子不易在二维GeSe表面形成团簇，而会在二维GeSe表面沿锯齿型方向扩散，并且Li、Na和K原子的扩散势垒随着原子半径的增加而降低。
(2)研究了氢气分子在碱金属修饰的二维GeSe表面的吸附性能。发现未修饰的二维GeSe单原子层不易吸附氢气分子。而经过碱金属吸附修饰的单层GeSe，因碱金属修饰增强了二维GeSe表面与氢气分子之间的静电相互作用，使得氢气分子的吸附能力获得提高。通过态密度分析发现，碱金属原子的电离作用使氢气分子吸附在碱金属修饰的二维GeSe系统呈现金属性。
(3)计算了Li原子修饰的二维GeSe体系的最大储氢容量。发现其氢气分子平均吸附能为-0.12eV，处于氢气分子从基底表面解离的吸附能范围内，说明其吸附氢气的过程可逆。发现通过双面吸附氢气分子能获得5.53wt%的储氢质量密度，达到了美国能源部在储氢材料质量密度方面的标准，表明Li原子修饰的二维GeSe是一种有前景的储氢材料。
本文基于第一性原理计算，研究了碱金属原子对于二维GeSe的储氢性能调制效应。开展的研究主要有：碱金属原子在二维GeSe表面的微观结构与电子性质；碱金属原子在二维GeSe表面的扩散机制；碱金属原子修饰的二维硒化锗吸附氢气的微观结构与电子性质；以及碱金属原子修饰的二维硒化锗的储氢性能及可逆性等。获得的主要结论如下：
(1)研究了碱金属原子在二维GeSe表面的微观结构和电子性质。发现碱金属原子（Li、Na、K）的结合能在高对称性吸附位点H1位点（两个Se原子和相邻的Ge原子构成的四方形中心）最高，吸附最稳定。在研究的碱金属原子中，Li原子与二维硒化锗原子层之间的静电相互作用最强，其成键方式主要为离子键。通过过渡态计算发现碱金属原子不易在二维GeSe表面形成团簇，而会在二维GeSe表面沿锯齿型方向扩散，并且Li、Na和K原子的扩散势垒随着原子半径的增加而降低。
(2)研究了氢气分子在碱金属修饰的二维GeSe表面的吸附性能。发现未修饰的二维GeSe单原子层不易吸附氢气分子。而经过碱金属吸附修饰的单层GeSe，因碱金属修饰增强了二维GeSe表面与氢气分子之间的静电相互作用，使得氢气分子的吸附能力获得提高。通过态密度分析发现，碱金属原子的电离作用使氢气分子吸附在碱金属修饰的二维GeSe系统呈现金属性。
(3)计算了Li原子修饰的二维GeSe体系的最大储氢容量。发现其氢气分子平均吸附能为-0.12eV，处于氢气分子从基底表面解离的吸附能范围内，说明其吸附氢气的过程可逆。发现通过双面吸附氢气分子能获得5.53wt%的储氢质量密度，达到了美国能源部在储氢材料质量密度方面的标准，表明Li原子修饰的二维GeSe是一种有前景的储氢材料。