Ti,Nb和Zr掺杂对Ca(BH_4)_2·2NH_3储氢性能的影响

基于密度泛函理论的第一性原理,研究了掺杂元素Ti,Nb和Zr取代Ca原子后对Ca(BH4)2·2NH3储氢性能的影响.通过计算体系的晶体结构、占位能、态密度及电子密度拓扑性质,分析了原子间的成键情况和结构稳定性.结果表明:Ti,Nb,Zr分别取代Ca(BH4)2·2NH3中的Ca原子,Ti取代最容易形成稳定结构,Zr次之,Nb最难形成.Ca(BH4)2·2NH3结构中,B—H,N—H键都以共价作用为主,且N—H键比B—H键作用强.掺杂原子取代后改变BH4基团的稳定性,同时掺杂原子对N作用增强,减弱NH3分子释放对脱氢的影响.Nb原子取代对B—H影响最大,最能改善Ca(BH4)2·2NH3体系的脱氢性能,使H更易脱去.     

半夹芯16电子碳硼烷有机金属化合物的反应性研究进展

邻位碳硼烷o-C2B10H12中CH单元上的H原子具有一定的弱酸性,可以和强碱n-BuLi反应,生成含有金属离子的盐,该盐再与硫族元素发生插入反应,形成锂盐Li2E2C2B10H10(E=S,Se),据此可以生成半夹芯16e碳硼烷有机金属化合物。这些半夹芯16e碳硼烷有机金属化合物金属中心电子的不饱和性,两个M-E键具有一定的化学活性,以及碳硼烷笼子中的B(3)/B(6)位的B-H键能够被活化,可以控制在不同的反应条件下与一系列供电子配体发生反应,生成许多结构新颖的产物。本文综述了半夹芯16e碳硼烷有机金属化合物的反应性研究进展。     

Na2S改性CoSO4催化氨硼烷水解放氢

以Na₂S和CoSO₄为原料,采用水热法和烧结制备了一种CoSO₄和Co₃O₄两相共存的Co基催化剂(命名为Co₃O₄-CS(NS))用于催化氨硼烷水解.研究表明,由于CoSO₄和Co₃O₄的协同效应使得该催化剂对氨硼烷水解表现出良好的催化性能.在催化剂直接添加量为10 wt.%、水料比为25 mL/g和反应温度为40℃的反应条件下,每0.2 g AB/Co₃O₄-CS(NS)复合物在2.5 min内放氢量达到440.06 mL,对应的放氢速率为8 801.2 mL/(min·g_cat),氢转化率为92.6%,反应活化能为50.4 kJ/mol.     

氨硼烷基化学储氢材料

自20世纪50年代中期氨硼烷(AB)第一次被制备出来后,AB及其相关化合物受到了储氢材料研究者越来越广泛的关注。从AB的制备、结构及热分解性能出发,阐述包括水解、将AB置入多孔硅中改善反应环境、金属替代的化学激活等诸多改善AB的放氢性能的方法,并指出了它们的优缺点。接着对大家共同关心的AB的再生可行性问题进行了探讨。指出金属替代的化学激活方法形成的金属氨硼烷化合物具有优异的放氢性能。其在较低温度下具有较高的放氢容量,放氢反应过程中无挥发性的气体副产物,整个放氢反应过程几乎是热中性。AB及其相关化合物的这些优势使其成为潜在的颇具实际应用价值的储氢材料之一。     

几种BC2N超硬材料力学性能与电子结构的理论研究

本文用基于密度泛函理论(DFT)结合平面波方法的第一性原理研究了四种不同相的B-C-N的晶体结构、力学性能和电子结构.结果表明:c-BC2N,d-BC2N和t-BC2N的体弹模量大于400GPa,而cp-BC2N的体弹模量最小～380GPa.其原因在cp-BC2N相中仅有B—C键和C—N键,而不存在另外三种结构中都有的C—C和B—N键.拉伸时各个方向上都出现最大应力,则在剪切时至少有一个方向上不会出现最大应力,反之亦然.能带分析表明四种BC2N均具有直接跃迁型结构,Mulliken布居分析表明,C—N,C—B,B—N间存在电荷转移.     

噻唑烷并手性口恶唑硼烷催化剂结构和性质的量子化学研究

采用量子化学从头计算方法研究了噻唑烷并手性口恶唑硼烷催化剂及其硼烷加合物的结构和性质.选用Hartree-Fock方法在6-31g基组下进行了全优化计算,并计算了催化剂及其加合物的红外振动光谱.催化剂具有扭曲的椅式构型,与硼烷在N原子处配位形成加合物,反应是放热的.加合物的形成,一方面使得催化剂上B原子所带正电荷增加,有利于与酮羰基氧的配位反应进行;另一方面使得BH3中B-H键被削弱,有利于后继反应中H 从BH3到酮羰基碳的转移,从而增强了催化反应的活性.     

含硫、含磷的杂硼烷半拓扑结构计算公式研究

硼烷骨架中的硼原子被其它非金属原子取代后得到硼烷 (heterborane)。作者通过研究 ,首次给出了含硫、含磷的杂硼烷的结构通式和骨架成键电子对数的计算公式。分别为 :[(CH) a(BH) pSfHq]d,b =12 (2n a 2f q d) ;[(CH) a,(BH) pPgHq]d,b =12 (2n a g q d) 再利用Wade判别规则 ,可迅速而准确地预测这类杂硼烷的半拓扑结构图式。     

X...Y(X=LiF,NH_3,H_2O;Y=HF,LiF)复合物中锂键、氢键的理论计算

在CCSD(T)/cc-p VTZ水平下,对X…Y(X=Li F、NH_3、H_2O;Y=HF、Li F)复合物的9个结构进行几何构型优化和红外振动频率计算.根据定域化分子轨道、原子自然电荷、Wiberg键级的分析表明HFLi F分子中的H—F键是共价键,而Li—F键则为离子键而非共价键.H3N…Y(Y=HF、Li F)、H_2O…Y(Y=HF、Li F)中的氢键或锂键源于静电相互作用,并非共用电子的共价键.结合能的计算表明:与HF相比,Li F与X(X=Li F、H_2O、NH_3)的结合能更高;结合能从高到低依次为Li FNH_3H_2O.红外振动频率分析表明HF与NH_3、H_2O形成红移氢键,即H—F键长增加,相应的H—F伸缩振动频率降低.H3N…Li F的Li—F键键长增加同时伸缩振动频率减少.而Li F与H_2O形成锂键后,键长增加0.001 6 nm,而Li—F的伸缩振动频率反而增加了2 cm-1,即蓝移锂键.     

原位还原第四周期过渡金属盐催化氨硼烷水解产氢研究

该文探究了原位还原第四周期过渡金属盐(FeCl2、CoCl2、NiCl2、CuCl2和ZnCl2)催化氨硼烷水解产氢性能,发现它们催化氨硼烷水解产氢活性由高至低依次为CuCl2>CoCl2>NiCl2>FeCl2>ZnCl2,这些盐催化氨硼烷水解产氢速率与它们及其相应金属组成电对的标准还原电极电势呈近似线性关系,这说明...     

Li取代氨硼烷的掺杂对RDX初始热分解影响的理论研究

提高高能炸药的爆轰性能始终是含能领域的研究目标,而金属硼氨储氢化合物具有良好化学稳定性和超高释氢能力,将其应用于含能领域,其中的金属离子和分解产物中的高纯度氢气可以有效改善高能炸药的热分解性能.因此本文探索了锂取代氨硼烷的掺杂对1,3,5-环三亚甲基三硝胺（RDX）的影响.本文基于第一性原理优化了RDX的周期性几何结构并分析了其电子结构特性;基于Monte-Carlo方法构建了锂氨硼烷（LAB）掺杂RDX化合物的周期性结构,对预测的结构进行了电子结构的分析并用Gaussian 09程序下的BP86/6-311+g （d,p）理论水平设计了RDX及LAB的相互作用方式,并分析相应的反应热效应.模拟的结果表明,引入LAB后,对应的化学势能降低,反应的自发性提高,后续反应的放热量增大.