新型掺杂多孔芳香骨架材料的储氢性能模拟

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298k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;77k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77k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.