B12Sc4和B12Ti4团簇的储氢性质

doi:10.3866/PKU.WHXB201205151

物理化学学报 >> 2012, Vol. 28 >> Issue (08): 1854-1860.doi: 10.3866/PKU.WHXB201205151

B₁₂Sc₄和B₁₂Ti₄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

收稿日期:2012-01-15 修回日期:2012-05-14 发布日期:2012-07-10
通讯作者: 贾建峰 E-mail:jjf_sxtu@yahoo.com.cn
基金资助:
973计划前期研究专项课题(2010CB635110)与山西省自然科学基金(2010011012-2)资助项目

Hydrogen Storage Properties of B₁₂Sc₄ and B₁₂Ti₄ Clusters

MA Li-Juan, WANG Jian-Feng, JIA Jian-feng, WU Hai-Shun

School of Chemistry and Materials Science, Shanxi Normal University, Linfen 041004, Shanxi Province, P. R. China

Received:2012-01-15 Revised:2012-05-14 Published:2012-07-10
Contact: JIA Jian-feng E-mail:jjf_sxtu@yahoo.com.cn
Supported by:
This work was supported by the National Basic Research 973 Pre-research Progr?am of China (2010CB635110) and Nature Science Foundation of Shanxi Province, China (2010011012-2).

摘要/Abstract

摘要：

提出了两个稳定的团簇B₁₂Sc₄和B₁₂Ti₄, 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. B₁₂Sc₄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10.5 kJ·mol^-1. B₁₂Ti₄最多只能吸附8个氢分子, 储氢量为4.78%. 但平均每氢分子吸附能量可达50.2 kJ·mol^-1. 进一步计算表明, 即使在77 K,也需要很高的氢气压力才能使12个氢分子都吸附到B₁₂Sc₄上. 电子结构分析表明, B₁₂Ti₄-nH₂吸附结构中的Kubas作用要大于相应B₁₂Sc₄-nH₂结构中的Kubas作用.

关键词: 硼团簇, 金属掺杂, 储氢, 吸附, 从头算

Abstract:

The structures and hydrogen storage properties of two stable B₁₂Sc₄ and B₁₂Ti₄ clusters have been investigated using ab initio calculations. No metal atom clustering occurs in the clusters. The B₁₂Sc₄ hosts 12 H₂ to achieve 7.25% (mass fraction) hydrogen storage capacity with an average binding energy (ABE) of -10.4 kJ·mol^-1 per H₂, while the B₁₂Ti₄ can only host 8 H₂ (4.78%, mass fraction) with a higher ABE (-50.2 kJ·mol^-1 per H₂). High hydrogen pressure is needed for B₁₂Sc₄ to hold 12 H₂, even at 77 K. Electronic structure analysis indicates that the Kubas interaction in the B₁₂Ti₄-nH₂ complex is much stronger than that in the B₁₂Sc₄-nH₂ complex.

Key words: Boron cluster, Metal doped, Hydrogen storage, Adsorption, Ab initio calculation

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马丽娟, 王剑锋, 贾建峰, 武海顺. B₁₂Sc₄和B₁₂Ti₄团簇的储氢性质[J]. 物理化学学报, 2012, 28(08), 1854-1860. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205151

MA Li-Juan, WANG Jian-Feng, JIA Jian-feng, WU Hai-Shun. Hydrogen Storage Properties of B₁₂Sc₄ and B₁₂Ti₄ Clusters[J]. Acta Phys. -Chim. Sin. 2012, 28(08), 1854-1860. doi: 10.3866/PKU.WHXB201205151

链接本文: https://www.whxb.pku.edu.cn/CN/10.3866/PKU.WHXB201205151

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B₁₂Sc₄和B₁₂Ti₄团簇的储氢性质

Hydrogen Storage Properties of B₁₂Sc₄ and B₁₂Ti₄ Clusters

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