随着石油、天然气、煤炭等不可再生资源的日益消耗，能源危机对世界经济的可持续发展提出了严峻挑战，寻找和开发可再生绿色能源迫在眉睫。在未来能源体系中，氢能以热值高、无污染、来源丰富等优点被誉为21世纪极具发展前景的新能源之一。然而，安全有效的储氢方法成为氢能在未来能源设施中被广泛应用的先决条件。尽管气体储氢和液体储氢是一种可供的选择，但是由于安全的考虑和重量、体积密度的限制，对车载能源来说并不实际。固体储氢在存储能力，能源效率和安全性方面具有潜在的优越性。研究表明，具有特殊物理化学性质的纳米储氢材料，包括储氢合金、配位氢化物储氢材料、有机金属骨架化合物以及碳基储氢材料等能够提供许多优点。无论是实验还是在理论，对这类储氢材料的研究都已经取得了许多进展。然而，目前还没有报道某种材料能够满足实际的储氢需求。改善微观体系的电子结构对研究材料与氢分子的相互作用具有指导性意义。氮化硼是由Ⅲ-Ⅴ族轻元素组成的化合物，目前氮化硼纳米结构的人工合成技术已经取得了许多进展，如管状、笼状、类竹型、胶囊型等各种结构已被成功合成。与等电子碳体系相比，在BN体系中，B、N原子形成较强的共价键，理论上分析认为BN纳米管或团簇能够更好的与H₂分子相互作用，极有可能成为理想的物理吸附材料。然而目前的研究结果均表明其吸附强度较弱，还达不到室温下的储氢需求。一种可能的办法是对BN体系进行掺杂，也许能够提高吸附强度。在分子轨道理论水平深入研究BN掺杂体系的储氢性能，了解他们与H₂分子的相互作用机制，探寻提高吸附强度的途径，将会为寻找室温下具有优良储氢性能的材料提供理论基础和科学指导。本文以BN纳米笼为基础，通过Al原子取代12个B原子在S8对称的结构B₂₄N₂₄中掺杂，得到了B₁₂Al₁₂N₂₄异构体，应用密度泛函理论B3LYP/6-31G（d, p）研究确定了B₁₂Al₁₂N₂₄的低能结构，表明在B₁₂Al₁₂N₂₄中，B原子和Al原子倾向于相互分开。在最稳定结构中，B原子和Al原子分别处在笼的两侧。还比较分析了B₂₄N₂₄、B₁₂Al₁₂N₂₄、Al₂₄N₂₄笼的电子结构，计算了H₂在其稳定结构表面不同位置上的物理吸附强度。分子轨道分析表明H₂轨道（成键σ轨道和反键σ*轨道）和团簇的轨道有略微重合，混合系数非常小。考虑结合能的绝对值，H₂在这些团簇上的吸附仍是弱的物理吸附。