换一批新型掺杂多孔芳香骨架材料的储氢性能模拟
Simulation on the Hydrogen Storage Properties of New Doping Porous Aromatic Frameworks
摘要基于PAF-301分子模型通过Li掺杂或B取代等模式设计了几种新型多孔芳香骨架(PAFs)材料，采用量子力学和分子力学方法对新材料的储氢性能进行研究。由量子力学计算得到了不同分子片段与H2之间的结合能，并结合DDEC方法计算了各分子片段的原子电荷分布。利用巨正则蒙特卡洛(GCMC)模拟方法计算了77和298 K下H2在不同PAFs材料中的吸附平衡性质。结果表明， H2直接与苯环的结合能较低，但掺杂Li原子能够提高H2与六元环的结合能，同时Li原子体现出较高的正电性质， B原子取代苯环中的两个C原子后，使得原有C原子电负性增强；77 K下PAF-301Li具有最高的储氢性能，而PAF-C4B2H4-Li2-Si和PAF-C4B2H4-Li2-Ge体现出较好的常温储氢性能，各种材料的常温储氢性能远低于其低温储氢性能。通过77 K下H2在PAFs材料中的等位能面分布和吸附平衡质心密度分布对H2在PAFs材料中的优先吸附位置进行分析，发现在PAF-301和PAF-301Li骨架中，由于中心能量较低的等位能区域范围较宽， H2在其中存在四个明显的吸附高密度分布区域，而其它三种PAFs晶胞中心能量较低的等位能区域范围较窄，使得H2在其中只存在两个明显的吸附高密度分布区域。
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关键词
多孔芳香骨架材料掺杂储氢原子电荷分子模拟Porous aromatic frameworkDopingHydrogen storageAtomic chargeMolecular simulation
分类号
O641
栏目名称
DOI
10.3866/PKU.WHXB201409222
发布时间
2014-12-26（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）
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