1、硼元素與碳元素非常類(lèi)似，它也具有豐富的低維構(gòu)形，包括二維平面、一維納米管和零維籠狀結(jié)構(gòu)。這些結(jié)構(gòu)通過(guò)某些金屬修飾后，具有良好的儲(chǔ)氫性能，可以在常溫常壓下實(shí)現(xiàn)氫的存儲(chǔ)，而備受關(guān)注。另外，硼元素由于具有良好的化學(xué)活性，可以同所有的金屬化合形成形態(tài)各異的化合物。本論文，我們通過(guò)不同的方法預(yù)言了一系列的硼化鋰二維結(jié)構(gòu)?；诿芏确汉碚撚?jì)算，研究了這些結(jié)構(gòu)的電學(xué)特性和儲(chǔ)氫性能。主要內(nèi)容如下:
　　(1)基于一個(gè)穩(wěn)定的結(jié)構(gòu)單元構(gòu)建了兩種穩(wěn)定的

2、、構(gòu)形類(lèi)似的準(zhǔn)二維平面結(jié)構(gòu)。由于其化學(xué)當(dāng)量為L(zhǎng)i2B5，因此將其命名為L(zhǎng)i2B5-Ⅰ和Li2B5-Ⅱ。將Li2B5-Ⅱ沿著兩個(gè)垂直的方向卷曲，可以得到直徑在4.48-19.59(A)之間的一系列穩(wěn)定的納米管。和平面結(jié)構(gòu)相比，管狀結(jié)構(gòu)具有更高的熱力學(xué)穩(wěn)定性。隨著納米管直徑的增加，結(jié)構(gòu)的平均原子能先減少后增加，最終與平面結(jié)構(gòu)的平均原子能趨近。
　　對(duì)平面結(jié)構(gòu)和幾個(gè)典型的管狀結(jié)構(gòu)儲(chǔ)氫性能進(jìn)行了分析。結(jié)果顯示，每個(gè)Li原子周?chē)疃嗫梢晕?/p>

3、兩個(gè)H2分子，儲(chǔ)氫質(zhì)量密度達(dá)10.6wt％。由于Li原子與B原子之間通過(guò)離子鍵結(jié)合，離子化的Li原子周?chē)植驾^強(qiáng)的電場(chǎng)，對(duì)H2分子具有較強(qiáng)的極化作用，從而實(shí)現(xiàn)對(duì)H2分子的吸附。同時(shí)，H2分子與Li之間也有軌道雜化，并且B原子也參與了與H2分子間的相互作用。
　　(2)基于粒子群優(yōu)化算法的晶體結(jié)構(gòu)分析，對(duì)化學(xué)當(dāng)量為L(zhǎng)i2B5二維構(gòu)形進(jìn)行廣泛搜索，得到了兩個(gè)能量最低的異構(gòu)體。這兩種結(jié)構(gòu)的平均原子能相差只有0.0007eV，在計(jì)算允許的

4、誤差范圍內(nèi)。這兩種準(zhǔn)二維平面結(jié)構(gòu)，一種B原子框架為平面命名為Planar-sheet，另外一種B原子框架為有起伏的準(zhǔn)平面命名為Buckled-sheet。兩種結(jié)構(gòu)都呈現(xiàn)出金屬性。
　　儲(chǔ)氫性能計(jì)算顯示，Buckled-sheet中每個(gè)Li原子周?chē)苑肿有问轿?個(gè)H2，平均吸附能為0.19eV，儲(chǔ)氫質(zhì)量密度為15.1wt％。差分電荷密度和Bader電荷分析表明，儲(chǔ)氫作用主要來(lái)源于極化作用和軌道雜化作用。計(jì)算結(jié)果顯示，該結(jié)構(gòu)有望成為

5、高性能的儲(chǔ)氫材料。
　　(3)預(yù)測(cè)了三種MgB2的金屬夾層硼化鋰結(jié)構(gòu)（分別命名為MS-1、MS-2和MS-3)，并對(duì)這三種構(gòu)形的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性進(jìn)行了研究。三種構(gòu)形中的B平面均呈現(xiàn)出規(guī)則的幾何構(gòu)形，一種為已知的β-sheet和一種新的類(lèi)B2C-sheet。形成能、Bader電荷分析和差分電荷密度均顯示，當(dāng)金屬Li原子位于B平面的六角環(huán)結(jié)構(gòu)的中心頂端位置時(shí)，結(jié)構(gòu)更為穩(wěn)定。這同六角環(huán)結(jié)構(gòu)的中B原子的電子缺失有關(guān)。基于最穩(wěn)定構(gòu)形(MS-1)，