轻元素构成的无机纳米管功能化设计与储氢性能研究

研究由B，C, N, Be, Mg和Al等轻元素构成的无机纳米管的功能化，尤其是作为新型高容量储氢材料介质的可能性。本项目通过材料计算模拟与实验同步进行，对CNx和BeB2等纳米管的储氢性能进行深入的基础理论研究。通过密度泛函理论计算研究氢在这些材料中的吸附状态-物理吸附和化学吸附及其相互间的转化；通过分子轨道计算研究氢在上述材料中化学吸附的化学键合，电子分布等局所量子结构与吸附能力之间的关系；通过分子动力学模拟研究氢在这些材料中的吸附，扩散与脱附过程。重点研究原子结构，电子结构，化学键合的变化以及点缺陷对氢在纳米管材料中储存性能的影响，建立材料微观结构与储氢能力之间的联系。在此基础上同时进行BeB2等新型无机纳米管的制备，并通过先进的物理和化学检测手段，重点研究氢在纳米管的中吸附位置，吸附热力学和动力学性能，并与上面的计算结果结合，为新型轻质纳米管储氢材料的设计指明方向。