多孔金属有机物骨架材料储氢性能改进的理论研究

储氢材料是当今世界能源研究中的一个非常活跃的方向，多孔金属有机物骨架材料(metal-organic frameworks,简称MOF)为最有希望的物理吸附储氢材料，是储氢研究的一个前沿领域。然而，对MOF材料储氢的改性研究刚刚起步，MOF中金属构建单元和有机桥联单元的修饰改性的规律，储氢过程中的动力学稳定性，以及混合氢原子与氢分子在MOF中吸附机理等问题都有待人们迫切去解决。本项目拟采用密度泛函能带理论计算方法和巨正则系综蒙特卡罗方法，对MOF储氢性质进行深入、系统的研究，探索MOF中不同元素的替换和吸附掺杂对其电子结构和储氢性能的影响规律，揭示混合氢原子与氢分子在MOF中的吸附机理，为设计出良好的室温储氢MOF材料提供理论依据和指导。可以说，本项目是一项既有科学研究价值，又有重要技术应用前景的前沿课题。

储氢材料是当今世界能源研究领域中的一个非常活跃的方向。本项目采用第一性原理和巨正则系综蒙特卡罗方法，对金属有机物骨架(MOF)材料储氢性质进行了深入、系统地研究，探索了各种修饰方案对其储氢性能的影响规律，阐明了氢分子在MOF修饰结构中的物理吸附机理。根据我们已完成的研究发现和国际前沿进展，对本项目内容作了适当调整和扩展，对多孔MOF材料内嵌碳纳米结构及轻质金属掺杂进行了多尺度模拟，还对多孔共轭有机骨架材料的物理吸附储氢性能进行了研究，此外，还对MOF嵌套结构对氢气提纯和存储进行了理论探讨，均取得了很有意义的研究结果，得到了国内外同行的积极评价。在本项目的资助下，已有超过15篇SCI论文发表，还有数篇论文正在审稿中。本项目的顺利完成为设计出更好的室温储氢材料提供了十分有价值的理论依据和指导。