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近年来,在世界能源消费以石油为主导的大环境下,如果能源消费结构持续不改变,势必会导致更大的能源和环境危机,使人类面临着资源与环境的双重压力。从长远利益看,发展新能源是解决这些问题的有效途径。氢能作为一种高效、清洁、可再生的二次能源早已备受瞩目,但氢气极易爆炸、不易存储,所以寻求高效的储氢方式和材料是氢能运用的最大挑战。目前在众多新型储氢材料中,氨硼烷(NH3BH3,AB)因具较高的含氢量(19.6wt%)、稳定性高、成本相对较低等优点成为研究热点。这种固态储氢材料可以为燃料电池电动车供能,但是在实际应用中AB存在放氢温度高、速率慢、释放杂质气体等缺点,使之在燃料电池中使用受限,所以本文以AB为中心,基于密度泛函理论(DFT)分别探索了化学改性后的AB化合物和AB在负载物上的放氢机理,有助于我们能够深刻认识其放氢反应机制,加速实现这类储氢材料的市场应用。工作主要结论总结如下:1、碱金属(Li、Na、K)及碱土金属(Mg、Ca)氨硼烷衍生物(MAB·AB)的放氢机理研究。计算结果表明:a.碱金属MAB·AB的间接脱氢方式优于直接脱氢,LiAB·AB和NaAB·AB的脱氢反应比脱氨反应容易发生;KAB·AB的脱氨反应比脱氢反应有利;b.碱土金属中MgAB·AB间接脱氢路径最有利,脱氨反应最难发生,而CaAB·AB脱氨反应先于脱氢反应,且直接脱氢方式优于间接脱氨;c.相比于其对应的MAB间接脱氢,MAB·AB的间接脱氢路径更优。计算结果能和实验现象较好吻合。2、AB在MGCN上的放氢机理研究。计算结果表明:a.在簇模型计算中,从AB分子H(B)转移到表面,再和表面吸附后发生DADB脱氢的过程,比H(N)转移吸附后的链聚合PAB路径或形成DADB再脱氢的反应路径更有利;b.但这一现象在实验上并没有观测到,且在计算过程中MGCN表面易发生重构,为了进一步验证这一机理的准确度,再用周期性模型进行计算,表明H(B)转移和H(N)转移吸附后形成DADB的过程其实是一个竞争过程,说明实验上未被观测到的H(B)转移脱氢也有可能发生。3、AB在GO上的放氢机理研究。计算结果表明:a.选用簇模型在反应路径的计算上相对于周期性模型计算出的反应路径是一致的;b.在此主要由动力学控制的反应中,决速步生成四元环再继续脱氢最终生成B=N聚合物这一路径和生成环硼氮烷的反应相比更有利,且能和实验现象吻合。