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近年来,硼氢化物(BH4-)水解反应产氢凭借其产氢效率高、原料廉价易得、能耗低等特点而来备受瞩目。BH4-水解催化剂的研究是将BH4-水解产氢技术进一步发展的重要环节。目前,常见的BH4-水解产氢催化剂多以贵金属为主,催化剂价格昂贵,不易推广。在本文工作中,采用量子化学方法,从原子尺寸上对两种合金催化剂进行了研究考察,以DFT计算为主要研究手段,系统阐述了 Ir-Ni、Ru-Ni金属表面催化体系的结构及对BH4-水解产氢反应的催化性能。本文主要进行了三方面的工作:一是利用DFT计算对BH4-在Ir-Ni合金表面上的吸附结构、吸附强度和H解离进行研究;二是利用DFT计算研究环境因素对BH4-在Ir-Ni合金表面上的吸附的影响;三是基于BH4-的水解机理,利用DFT计算对不同Ru-Ni合金结构的催化活性研究。本文研究主要获得以下结论:(1)通过DFT计算考察了 BH4-在不同合金表面的吸附结构。结果表示我们可以通过改变合金表面Ir原子的掺杂比例对BH4-吸附时的H原子解离情况进行调控。在吸附强度方面,我们得到几种合金表面对BH4-的吸附强度遵循 IrNi2-Ni (111) < 2Ir-Ni (111) < Ir2Ni-Ni (111) < 1Ir-Ni (111)< 1Ir-2Ir2Ni-Ni (111), 1Ir-Ni (111)和 1Ir-2Ir2Ni-Ni (111)两种合金表面所表现出的BH4-吸附强度接近甚至超过纯Ir表面。我们进一步通过对合金结构的电子结构的计算对这一结果进行了证实与解释。除此之外,我们还对1Ir-Ni(111)和1Ir-2Ir2Ni-Ni(111)表面上解离后的BH的进一步解H反应进行了机理研究,结果与纯Ir表面进行对比得到,1Ir-2Ir2Ni-Ni(111)结构上此解离反应的能垒最小,表明1Ir-2Ir2Ni-Ni(111)合金结构对BH4-的解离具有更高的活性。本项工作可对BH4-水解合计催化剂设计提供部分理论基础。(2)本文通过DFT方法系统的讨论的一系列环境因素对BH4-在金属催化剂表面吸附的影响。从吸附结构上来看,H2O分子的加入会促进BH4-中H原子的解离,当加入OH-存在时,H2O分子对H原子解离的促进效果将被削弱。不仅如此,当水分子以解离的形态(H + OH-)存在时,对BH4-吸附的影响则变得十分微弱。从吸附强度上进行考察发现,无论是H2O分子的存在还是OH-的存在都会使BH4-与表面的相互作用减弱,进一步的电荷分析证实,当有其他物质共吸附时,催化剂与BH4-之间的电荷迁移会相对减少,使得BH4-的吸附强度变弱。但这种影响在不同的合金表现上所表现出的强弱不尽相同,因此通过本项研究可以有助于我们更好的筛选稳定性更好的催化剂结构。(3)本文DFT计算对BH4-在Ru-Ni合金表面的水解机理进行了研究,并与纯Ru表面上的结果进行了对比。本项工作通过DFT计算探究了BH4-及其水解过程中各物质在Ru-Ni合金表面的吸附结构与吸附强度,发现在1Ru-2Ru2Ni-Ni(111)合金表面上BH4-中的H原子表现出了解离结构,这种结构在纯Ru表面并未发现。进一步探究金属催化剂催化活性发现,针对BH4-的第一步水解,1Ru-2Ru2Ni-Ni(111)合金表面表现出了比Ru(111)表面更好的催化活性。