【摘 要】
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近年来,人们对能源的需求越来越大。氢气作为一种能源载体,是一种可再生的清洁能源。氢气的安全高效存储在很大程度上制约了氢能的应用和发展。本论文用基于密度泛函理论的第
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近年来,人们对能源的需求越来越大。氢气作为一种能源载体,是一种可再生的清洁能源。氢气的安全高效存储在很大程度上制约了氢能的应用和发展。本论文用基于密度泛函理论的第一性原理的方法借助于Dmol3软件包模拟,对C48Si12团簇和氢化C48Si12团簇的几何结构和稳定性进行了研究,并着重研究了氢化C48Si12团簇作为储氢材料的性能。
我们的研究发现:(1)氢分子与富勒烯C48Si12H60笼间的相互作用是范德瓦尔斯力,这就确保了C48Si12H60可以以氢分子的形式存储氢气。(2)氢分子更加倾向于从Si六圆环进入笼内或从笼内跑出来,其进入或跑出来需要克服的能量势垒分别是:2.705eV和2.865eV。(3)富勒烯C48Si12H60笼内最多可以存储25个氢分子,再加上C48Si12H60笼外的60个氢原子,其潜在储氢质量分数可以达到10.76wt％。(4)随着装入笼内氢分子数目n的增多,富勒烯C48Si12H60笼的体积变大了；形成能以及每多吸附一个氢分子所需要的能量都是增加的趋势；体系的HOMO-LUMO能隙是氢分子数目n的二次函数,在n=10的时候达到最大值,也就是说n=10的时候体系最稳定。
虽然氢化C48Si12团簇很难满足在室温条件下自由存储和释放氢气的条件。但我们的研究结果可以为碳化硅团簇储氢材料的开发提供理论指导。在文中我们对不足之处进行了详细的论证,并提出了解决问题的可行性方案。
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