过渡金属修饰的石墨烯材料在理论和实验上被广泛用于储氢材料的研究。通常认为单个过渡金属位点通过物理吸附将氢分子以分子形式束缚。近几年大量文献研究发现氢分子作用在3d过渡金属位点会发生解离。解离的氢分子有可能继续迁移到碳材料表面,储氢机理将从物理吸附向化学吸附转变。详细研究氢分子在3d过渡金属修饰石墨烯材料上的成键形式将有利于对储氢机理的深入认识。另外,B/N掺杂是提高过渡金属修饰石墨烯稳定性、改善其储氢性能的有效方式。选择合适的掺杂体系,是寻找潜在高效储氢材料的难题。相关内容为:1、Sc C6H6络合物的H2解离和H迁移吸附过程表明,Sc C6H6络合物最佳的吸氢途径是5个H2分子连续吸附在Sc C6H6上,直到达到形成含有6个相邻的CH2基团的构型。相应的储氢能力可达7.50 wt%。最佳吸附途径为Sc C6H6→1d→1a→2a→3b→3e→3c→3d→3a→4a→5b→5c→5a(Sc C6H12（H2）-2H),整个反应在B3LYP水平上放热6.19 kcal/mol,在CCSD（T）水平上放热1.89 kcal/mol。说明Sc C6H6络合物对多个H2分子的吸附是物理吸附和化学吸附协同作用的过程。2、基于DFT研究了H2分子在Ti C5BH6配合物上的吸附行为。（1）吸附在Ti C5BH6上的H2分子可以解离,H原子继续迁移形成新的B-H和C-H键。（2）Ti C5BH6分子可以结合5个H2分子形成加氢异构体5a(Ti C5BH12（H2）-2H)。总反应在B3LYP水平放热0.50 kcal/mol,在w B97XD水平放热17.84 kcal/mol。（3）在B3LYP水平上,反应的最高势垒为22.99 kcal/mol,在w B97XD水平上反应的最高势垒为22.12 kcal/mol。（4）当Ti C5BH6配合物发生物理和化学吸附时,储氢容量可达7.43 wt%。同时还对氢分子在Ti修饰的多个硼掺杂的碳六元环上的成键形式进行计算,发现除Ti C3B3H6立体构型和Ti B6H6构型的解离状态能量都低于氢迁移状态外,其他所有构型均为氢迁移构型为最稳定构型。这说明氢迁移在3d过渡金属修饰的B掺杂碳材料表面也极易发生。3、B/N掺杂石墨烯能有效提高石墨烯材料的储氢能力。通过在完整石墨烯上构造缺陷,对缺陷处的C原子进行B/N替换,通过添加多个氢分子,设计并计算氢饱和构型,从而研究B/N掺杂的石墨烯材料的储氢能力。研究发现,Sc,V修饰的B掺杂空位石墨烯与氢分子相互作用时,氢均以分子形式吸附,吸附个数分别为5,4个。Sc修饰的N掺杂空位石墨烯与氢分子相互作用时,能吸附6个氢分子;Ti和V修饰N掺杂空位石墨烯与氢分子相互作用时,第一个氢分子解离,其他多个氢以分子形式吸附,吸附总个数分别为5,4个。石墨烯中掺杂的B或N原子增强了Sc,Ti,V原子与基底材料的相互作用。4、氢分子与Ti修饰的完整石墨烯、空位石墨烯及多个N掺杂的缺陷石墨烯之间相互作用的研究结果显示:Ti原子与不同石墨烯基底作用时均作用在六元环中心上方,当引入缺陷及N掺杂时,Ti与基底的金属结合能由-3.55～-3.66 e V增大至-8.45～-11.66 e V,说明缺陷及N的存在使金属结合能增加。通过比较一个氢分子与不同基底作用的吸附能,发现H2与Ti修饰的含有多个缺陷的石墨烯基底及N掺杂在含缺陷的石墨烯材料相互作用时,H2均以分子形式吸附,且吸附能在-0.25～-0.61 e V的最佳吸附范围;而H2与Ti修饰的完整石墨烯及一个N掺杂的完整石墨烯材料作用时,H2发生解离。我们的结果阐明了缺陷的形成及N的掺杂可以提高Ti与石墨烯材料的结合作用,且能使氢以分子形式结合。目前的见解有助于寻找合适的常温储氢材料。