Li3N團簇儲氫反應(yīng)機理的理論研究.pdf

1、隨著石油資源的日漸匱乏和生態(tài)環(huán)境的不斷惡化，尋找和發(fā)展新型能源為全世界所矚目。人們對新能源的不斷探索過程中，氫能被公認為人類未來的理想能源，但氫能的儲存限制了其利用。理論儲氫量較大的堿金屬氮化物成為儲氫研究的重點，但堿金屬氮化物在反應(yīng)中有固-固反應(yīng)，使得反應(yīng)條件高，反應(yīng)速率慢，反應(yīng)難以充分進行。如果堿金屬氮化物反應(yīng)在團簇級別進行，可以降低反應(yīng)條件，提高反應(yīng)速度，反應(yīng)更為充分。但目前在團簇級別研究堿金屬氮化物的反應(yīng)機理很有限。
　　

2、 本文采用密度泛函理論(B3LYP)方法，在6-311G*基組水平上對Li3N與H2以及團簇(Li3N)2與H2反應(yīng)的微觀機理進行了計算分析。闡述了量子化學(xué)的發(fā)展過程以及應(yīng)用量子化學(xué)對團簇的研究方法，介紹了過渡態(tài)理論和內(nèi)稟坐標理論。研究了Li3N團簇與H2反應(yīng)的微觀機理，反應(yīng)式為Li3N+2H2(?)Li2NH+LiH+H2(?)LiNH2+2LiH，反應(yīng)分兩步進行，第一步為Li3N團簇與H2反應(yīng)，第二步為Li2NH團簇與H2反應(yīng)，優(yōu)

3、化了各步的反應(yīng)物、中間體、過渡態(tài)和產(chǎn)物的幾何構(gòu)型，同時通過振動分析，結(jié)果證實了中間體和過渡態(tài)的正確性，內(nèi)稟反應(yīng)坐標(IRC)計算結(jié)果進一步確認了反應(yīng)路徑。確認了此反應(yīng)為單通道放熱反應(yīng)。計算得到第一步反應(yīng)的活化能為117.3kJ/mol，第二步反應(yīng)的活化能小于第一步僅為5.5136kJ/mol。研究了(Li3N)2團簇與H2反應(yīng)的微觀機理，反應(yīng)分兩步進行，第一步為(Li3N)2與H2反應(yīng)，第二步為(Li2NH)2團簇與H2反應(yīng)，優(yōu)化了反應(yīng)