【摘 要】
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在煤、石油、天然气等能源日益枯竭的情况下，研究和开发利用可再生能源成为能源研究的热点，氢能由于其清洁、丰富、高效成为一种理想的替代能源。 氢能经济发展的关键技术难
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在煤、石油、天然气等能源日益枯竭的情况下，研究和开发利用可再生能源成为能源研究的热点，氢能由于其清洁、丰富、高效成为一种理想的替代能源。 氢能经济发展的关键技术难题之一就是氢能的储存，储氢希望达到两个目标:一是储存氢气紧密程度高;二是储放氢可逆性能好。因此，我们研究工作的重点在于研究和设计出理想的氮化铝基储氢材料，以及研究其储氢性质和微观机制。 主要内容如下: 采用密度泛函理论(DFT)下的广义梯度近似(GGA)，对Li原子修饰的(AlN)n(n=12，24，36)纳米笼的储氢性质和微观机制进行了系统的研究。结果发现，当每个Al原子吸附一个H2分子，(AlN)n(n=12，24，36)纳米笼结合H2分子的平均吸附能分别为0.189、0.154、0.144 eV/H2，储氢的质量密度均为4.7wt.％。同时发现，Li原子可以牢固的结合在(AlN)n(n=12，24，36)纳米笼表面的N原子上而没有发生团化效应，H2分子的极化和Li的2p轨道与H的s轨道的杂化，使得每个Li原子能够吸附2个H2分子，平均结合能分别为0.145、0.154、0.102 eV/H2。因此，Li原子修饰的(AlN)n(n=12，24，36)纳米笼储氢质量密度高达7.7 wt.％，接近美国能源部(DOE)2015年储氢质量密度为9wt.％的目标，而且H2分子的平均结合能在0.1-0.2 eV/H2的范围内，有利于常温环境下的储存释放氢。当两个Lin-(AlN)n(n=12，24，36)纳米笼发生相互作用可能会形成新的团簇，这可能会降低其储氢能力。
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