B12M4(M=Li,Ti,Se)結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)氫性能的密度泛函理論研究的開題報(bào)告

B12M4(M=Li,Ti,Se)結(jié)構(gòu)及儲(chǔ)氫性能的密度泛函理論研究的開題報(bào)告一、研究背景及意義氫氣是一種高能量清潔的燃料，可以實(shí)現(xiàn)零排放，是未來替代傳統(tǒng)化石燃料的主要選擇之一。然而，氫氣的低密度、高壓儲(chǔ)存和運(yùn)輸?shù)葐栴}使得氫氣技術(shù)面臨著很大的挑戰(zhàn)。因此，尋找高效、穩(wěn)定的儲(chǔ)氫材料成為了當(dāng)前研究的熱點(diǎn)之一。B12M4（M=Li，Ti，Se）結(jié)構(gòu)因其獨(dú)特的三維框架結(jié)構(gòu)，成為了儲(chǔ)氫材料的有力候選。其中，B12Li4具有較高的理論儲(chǔ)氫量（12.8wt%），但是在實(shí)驗(yàn)中發(fā)現(xiàn)結(jié)果偏低；B12Ti4的理論儲(chǔ)氫量（6.1wt%）和多種性質(zhì)也受到了研究者們的重視。同時(shí)，B12Se4雖然沒有相關(guān)理論預(yù)測數(shù)據(jù)，但是它具有更多的硒元素，可能有著更好的儲(chǔ)氫性能。本研究將采用密度泛函理論（DFT）對(duì)B12M4結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，分析其結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性、電子結(jié)構(gòu)、儲(chǔ)氫性能等方面的性質(zhì)，為探索高效的儲(chǔ)氫材料提供科學(xué)依據(jù)。二、研究內(nèi)容1.建立B12M4（M=Li，Ti，Se）結(jié)構(gòu)模型并進(jìn)行幾何優(yōu)化，分析其穩(wěn)定性和能量等。2.采用VASP計(jì)算軟件對(duì)B12M4的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，分析其帶隙結(jié)構(gòu)、密度分布等性質(zhì)。3.通過HSE06方法修正泛函，得到更為精確的能帶結(jié)構(gòu)和電子結(jié)構(gòu)。4.計(jì)算B12M4結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫性能，分析其理論儲(chǔ)氫量、吸附能、吸附熱、吸附位置等性質(zhì)。5.分析儲(chǔ)氫性能與結(jié)構(gòu)參數(shù)、電子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)之間的關(guān)系。三、研究方法本研究采用第一性原理的密度泛函理論方法，采用VASP軟件進(jìn)行計(jì)算，主要包括以下步驟：1.構(gòu)建B12M4（M=Li，Ti，Se）結(jié)構(gòu)模型。2.進(jìn)行幾何優(yōu)化，計(jì)算結(jié)構(gòu)優(yōu)化能量。3.計(jì)算B12M4的電子結(jié)構(gòu)，分析帶隙結(jié)構(gòu)、密度分布等性質(zhì)。4.采用HSE06方法對(duì)電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行修正。5.計(jì)算B12M4結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫性能，分析儲(chǔ)氫量、吸附能、吸附熱、吸附位置等性質(zhì)。6.分析儲(chǔ)氫性能與結(jié)構(gòu)參數(shù)、電子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)之間的關(guān)系。四、預(yù)期成果1.構(gòu)建B12M4（M=Li，Ti，Se）結(jié)構(gòu)模型并進(jìn)行幾何優(yōu)化，分析其穩(wěn)定性和能量等。2.對(duì)B12M4的電子結(jié)構(gòu)進(jìn)行計(jì)算，分析帶隙結(jié)構(gòu)、密度分布等性質(zhì)，通過HSE06方法修正泛函。3.計(jì)算B12M4結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫性能，分析其理論儲(chǔ)氫量、吸附能、吸附熱、吸附位置等性質(zhì)。4.分析儲(chǔ)氫性能與結(jié)構(gòu)參數(shù)、電子結(jié)構(gòu)等性質(zhì)之間的關(guān)系。5.提出B12M4儲(chǔ)氫材料的優(yōu)化方案，在提高儲(chǔ)氫性能的同時(shí)，優(yōu)化其它性質(zhì)。五、進(jìn)度安排本研究的進(jìn)度安排如下：第一、二個(gè)月：文獻(xiàn)調(diào)研、理論分析和建模。第三、四個(gè)月：基于DFT計(jì)算并分析B12M4結(jié)構(gòu)的能量、電子結(jié)構(gòu)以及理論儲(chǔ)氫量、吸附能、吸附熱等性質(zhì)。第五個(gè)月：研究B12M4結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)氫性能與結(jié)