目前化石能源的大量使用,导致全球各地环境污染问题加剧,传统化石能源面临枯竭,氢能作为一种理想的清洁能源载体而备受关注。推进“氢经济”时代的关键因素就是找到安全而高效的储氢材料。在众多实用的储氢材料中,氨硼烷(NH3BH3,简称AB)因其含氢质量高、无毒无放射性、可溶性好、释氢效率高等优点被认为是一种潜力巨大的优越储氢材料。近年来氨硼烷释氢主要包括热解、水解和醇解三种方式。热解氨硼烷所需温度高、产物复杂且易生成杂质气体,醇解的方式成本需求较高。相比之下,在恰当的催化剂存在的情况下,催化氨硼烷水解脱氢安全可控,在室温下就可以进行。AB水解脱氢常用的催化剂为贵金属催化剂,其催化效果好,但造价昂贵,资源稀缺,不利于广泛应用。因此寻求物美价廉的催化剂使氨硼烷能够完全释放氢气成为当前实验研究的热点问题,然而理论研究相对缺乏。本论文利用第一性原理密度泛函理论(DFT)研究了二元过渡金属(TM)团簇催化AB水解脱氢的方式以及其内在机制,主要内容如下:(1)利用广义梯度近似方法(GGA-PW91),我们研究了小尺寸的二元合金团簇(二聚体Ni Cu和四面体Ni3Cu团簇)吸附小分子(AB分子和H2O分子)的各种可能构型,并找出了最稳定的吸附结构。(2)此外,我们还计算了这些构型的谐振频率、电子最高占据轨道(HOMO)和最低未占据轨道(LUMO)、马利肯原子电荷分布、原子间的键长等性质以便分析和预测AB水解反应的脱氢方式。(3)在相同的计算方法下我们探索了催化AB水解脱氢的几种反应路径,其中,两种水攻击方式被考虑,一种是水分子逐步攻击方式,另一种是水分子协同攻击。(4)最后给出了优先反应路径,并在分子水平上分析了反应可能的内在机制。我们的研究结果表明:(1)TM合金中的镍原子和铜原子在催化过程中有着独特的作用,镍铜原子与H2O分子发生相互作用使H2O分子分解形成羟基,羟基部分的转移变化就会攻击氨硼烷中的B-N键,从而解离出实验上所观察到的氨气分子,而铜原子作为氢的受体逐步形成铜的双氢化物以便氢气分子的脱离。(2)由此,TM催化氨硼烷水解脱氢反应的特点是:源于氨硼烷分子中B原子上的H(B)和H2O分子中的H(O)逐步转移到金属原子上形成金属双氢化物,然后氢气分子从金属原子上脱去。(3)无论在哪种水攻击方式下,通过键长分析我们发现H(B)和H(O)转移到铜原子上比转移到镍原子上发生相互作用的距离更短(大约为0.770?),更利于氢气的解离(自由氢气分子的键长为0.747?),因此形成铜的双氢化物是高效释放氢气的先决条件。(4)从探索的反应路径分析,我们预测氨硼烷水解反应活化能垒很有可能是由H(B)原子转移到金属原子的一步引起的而不是B-N键的断裂。总之,与相应的单金属催化剂相比,镍铜二元过渡金属团簇独特的电负性以及它们之间金属键的形成可能调解催化剂表面与反应物分子之间键合模式并稳定中间体,从而提高了其催化活性和选择性。