过渡金属修饰的小分子有机配合物在理论和实验上被大量研究并有望成为潜在的储氢材料基本单元。在研究其储氢性能时研究者只关注物理吸附过程,而对可能发生的化学反应过程很少研究。实际上,研究被吸附H₂的解离、迁移以及C-H键的形成对储氢机理的深入认识有重要意义。本论文选取碳材料中常见的六元环单元,使用B3LYP和CCSD（T）方法系统计算了过渡金属Ti修饰的C₆H₆,C₄B₂H₆和C₃B₃H₆与多个H₂作用时存在的物理吸附过程,并探究了可能发生的化学反应过程。通过对比,推测室温下不同体系倾向的储氢机理,为实验上储氢材料的设计提供理论指导。C₆H₆Ti的物理吸附结果表明,3个H₂可以在210 K下被吸附,并在935 K时完全脱附,对应C₆H₆Ti的储氢量为4.55 wt%。化学吸附过程显示4个H₂逐个吸附在Ti位点,然后跨过一定的能垒解离为H,部分H发生迁移形成稳定的C-H键。C₆H₁₁Ti-3H为最终的稳定吸附产物,总反应放热11.07 kcal/mol。正向反应决速步为第一个H₂的解离,能垒为12.71 kcal/mol;逆过程的决速步为第一个H₂的逆解离过程,能垒为16.20kcal/mol。这些结果表明C₆H₆Ti在室温下氢气的化学吸附可以快速实现,储氢质量分数可达6.02 wt%,与A.B.Phillips的实验结果一致。据此推测室温下C₆H₆Ti的储氢机理为化学吸附而非物理吸附。C₄B₂H₆Ti的物理吸附性能表明邻、间、对位C₄B₂H₆Ti均可有效吸附4个H₂,其中单重态间位掺杂的C₄B₂H₆Ti最稳定,四个H₂在510 K时全部释放,可逆储氢量达到6.08wt%。C₄B₂H₆Ti-nH₂（n=1-5）的异构体相对能和连续氢化的最小能量路径显示,吸附的4个H₂会逐步发生迁移,最终得到氢化产物C₄B₂H₁₂Ti-2H,总反应放热19.69 kcal/mol。正向化学吸附的决速步为第三个H₂的迁移,能垒为21.96 kcal/mol,其逆向反应的能垒高达42.58 kcal/mol,表明第三个H₂的化学吸附过程很难在室温下可逆进行。由此推测C₄B₂H₆Ti的物理吸附机理更适合应用到实际储氢中。对于C₃B₃H₆Ti,二重态的间位B掺杂最稳定,形成的C₃B₃H₆Ti可以在温度为214 K时吸附3个H₂,但由于第一个H₂的强吸附,H₂在1881 K才能全部解吸,室温下可逆储氢量低。C₃B₃H₆Ti逐步氢化的最小能量路径和总反应势能面表明,4个H₂会逐步吸附后迁移,最终形成氢化产物C₃B₃H₁₂Ti-H₂,总反应放热18.37 kcal/mol。正反应的决速步为第三个H₂的氢迁移,能垒为15.49 kcal/mol。第二个H₂的氢迁移和第三个H₂的氢迁移的逆过程能垒分别高达23.23和27.92 kcal/mol,说明室温下这些可逆反应进行地很慢。相比与C₆H₆Ti和C₄B₂H₆Ti,C₃B₃H₆Ti不适合作为储氢单元。