氮化铝基纳米团簇储氢性质和机理的第一性原理研究的任务书.docx

氮化铝基纳米团簇储氢性质和机理的第一性原理研究的任务书
任务书
一、题目：氮化铝基纳米团簇储氢性质和机理的第一性原理研究
二、研究背景和意义：
氢能在未来的能源体系中具有广阔的应用前景，作为一种理想的清洁、高效能源，被广泛应用于交通、制造、建筑和储能等领域。然而，氢能源的应用受到了氢气储存技术的限制，因为氢气具有极小的分子尺寸、高的扩散速率和低的密度。因此，寻求高效、可靠、经济的氢储存材料是氢能源应用的关键技术之一。
纳米材料作为新型氢储存材料具有促进氢分子吸附、储存及释放的功能。氮化铝（AlN）作为一种新型的纳米材料，在氢分子的储存和释放方面具有优异的性能。随着纳米技术和计算机科学的快速发展，第一性原理计算成为了研究氢储存材料的重要手段。因此，深入研究氮化铝基纳米团簇储氢性质和机理的第一性原理研究，对于探究氢气在新型纳米材料中的吸附和释放机制，进一步提高氢储存材料的储氢性能和应用效率具有重要的理论和实践意义。
三、研究内容：
1.收集氮化铝基纳米团簇材料的文献资料和实验数据，建立纳米团簇储氢系统模型。
2.采用第一性原理计算方法，计算会对氢分子储存和释放性能产生影响的因素，如团簇几何构型、元素组成、表面官能团修饰等，并对其进行分析。
3.探究氢分子在纳米团簇表面、内部和相互作用能势面储存和释放机制，计算固体内部和表面吸附氢分子的结合能、催化能和反应活化能。
4.分析氮化铝基纳米团簇组装在储氢器件中的储氢性能，并对氢化剂的性能进行优化和改进，为实际应用提供理论指导和参考。
四、研究方法：
1.采集氮化铝基纳米团簇材料的文献资料和实验数据，建立纳米团簇储氢系统模型。
2.采用第一性原理计算方法，在固体材料能带结构、电子密度、元素态密度和反应活化度等方面做深入探究。
3.利用晶体学软件和模拟器对所得的数据进行可视化处理和分析。
4.利用模拟器对气体和气体相互作用的分子模型做数值模拟，以验证模型和结果的可靠性。
五、研究预期结果和成果：
1.确定氮化铝基纳米团簇储氢性能的内部原理和表面影响因素。
2.定量描述纳米团簇的吸附和释放机制，并通过计算获得固体内部和表面吸附氢分子的结合能、催化能和反应活化能等相关参数。
3.建立氮化铝基纳米团簇的储氢机制模型，并为氢储存器件的应用提供理论指导和参考。
4.发表高水平、高影响力的学术论文1篇，并参加相关的学术交流与讲座，向学术界和工业界展示研究成果。
六、时间安排：
1-2月：收集文献资料，了解氮化铝基纳米团簇材料的基本特性和储氢性质。
3-4月：确定研究对象、建立模型，并采用第一性原理计算方法，对氮化铝基纳米团簇体系进行初步计算。
5-6月：对初步计算结果进行分析和解释，并结合实际情况进行调整和完善。
7-8月：对模型和计算结果做进一步的计算和分析，提取并确定氢分子储存和释放的内部原理和表面影响因素。
9-10月：利用所得数据，建立纳米团簇的储氢机制模型，并进行验证和测试。
11-12月：总结分析研究成果，撰写学术论文，准备相关的学术交流和讲座。