Cu基混合过渡金属团簇及其吸附特性的第一性原理计算研究

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本文基于广义相对论的密度泛函理论方法,采用DMol3程序软件包中GGA-PBE方法分别计算研究了两部分内容,希望本文的研究能帮助到研究者们更好的对储氢材料进行研究。论文工作和结论如下:  (1)采用密度泛函理论方法计算研究了Cu2X(X=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)和Cu2X-nH(n=1-6)的基态几何结构及电子结构的特性。结果表明:相较其它的混合团簇Cu2Ti混合团簇对H2分子的解离吸附能力有明显优势。Cu2X-nH(n=1-6)的吸附能与Cu2X-(n-1)H(n=1-6)的能隙趋势基本相反,这些现象对于Cu和Zn体现的尤为明显。Cu3-nH和Cu2Zn-nH在费米能附近的d电子分布的奇偶性是完全相反的,这一现象与H原子的个数密切相关。  (2)采用密度泛函理论方法计算研究了Cu12X(X=Sc、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu、Zn)团簇的结构特性以及对H2的吸附和解离。结果表明:混合团簇Cu12V、Cu12Cr、Cu12Mn和Cu12Fe的基态结构为密堆积Ih结构的中心替代,而Cu12Co、Cu12Ni和Cu12Zn的基态结构与Cu13的基态结构相似都为松散的C2结构。基于Ih结构,讨论H2在Cu12X(X=V~Co,Cu)上的吸附特性,物理吸附一个H2分子时,混合团簇比纯Cu13团簇更有优势。对化学吸附来说,混合团簇Cu12Mn和Cu12Fe,以及纯Cu13团簇可以产生化学吸附。且Cu13H2的化学吸附能最大。就吸附之后的基态结构而言,不论是物理吸附还是化学吸附,其基态结构都是由Cu12X的稳定结构吸附一个H2或两个H原子的结构。
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