氢能源由于自身所具有的无污染、储量丰富、储能密度大等特点被认为是21世纪理想的可以替代传统化石燃料的可再生清洁能源。氢能源的储存是决定氢能源能否快速发展的关键。近些年来,对于储氢的研究主要集中于氢燃料电池汽车上,但车载储氢依旧是一个难题。COF-1是一种二维的COF结构,在二维COF中具有最高的吸附焓,且在低温高压下表现出较好的储氢性能,但由于分子与COF-1之间是范德瓦尔斯相互作用,所以在室温下COF-1的储氢性能很差。研究表明,金属原子的掺杂能明显提高基底与氢分子的相互作用。基于上述背景,本文利用第一性原理,对金属修饰COF-1的储氢性能进行了研究。通过研究Li的修饰COF-1的储氢性能,发现Li原子在COF-1上的最优吸附位点是C六元环的中心位置,Li与COF-1的结合能为1.765 e V。这使得Li原子能稳定地吸附在上面,每个Li原子能稳定吸附3个H₂分子。当COF-1上Li原子覆盖浓度最大时,即6个Li吸附COF-1原胞上,此时每个Li原子能吸附3个H₂分子,所以6Li-COF-1能吸附18个H₂分子,储氢量为7.69 wt%。氢分子在Li-COF-1上的吸附主要是通过带电的Li原子与被极化的H₂分子之间的极化作用。从头算分子动力学结果表明,在300 K温度下,6个Li原子修饰的COF-1最多能吸附12个H₂氢分子,储氢量为5.26 wt%。对Sc、Ca修饰的COF-1的储氢性能的研究表明,Ca、Sc在COF-1上的稳定吸附位置也是C六元环的中心,结合能分别为-1.306 e V和-2.708 e V。每个Ca和Sc原子上能吸附4个H₂分子,对H₂分子在Ca、Sc修饰的COF-1上吸附机理研究表明,H₂分子与Ca原子之间为极化作用,而H₂分子与Sc之间除了极化作用外,H₂分子与Sc之间还存在Kubas作用。通过增加金属原子浓度来增加COF-1的储氢量,当Ca、Sc原子覆盖浓度最大时,COF-1上分别能吸附6个Ca、Sc原子,每个Ca、Sc原子同样能吸附4个H₂氢分子,对应的储氢量分别为7.08wt%和6.78 wt%。